八千度高溫燒不壞!新飛船核心材料領跑全球,兩大工程將會師月球

2020-12-05 巔峰高地

近日,被譽為「神舟後裔」的新一代載人飛船試驗船亮相為中國航天超級2020又添上了濃墨重彩的一筆,根據央視公開數據顯示,新飛船長8.8米、直徑4.5米、重21.6噸,就體量而言幾乎是神舟載人飛船的3倍,同時載員人數也由3人升級為6人。

新一代載人飛船試驗船

為什麼新飛船要造得這麼大?因為中國航天人習慣了只做不說,如此量級的飛船很明顯不是為了近地軌道任務,根據此前公開渠道信息顯示,新一代載人飛船分為14噸與20噸兩種量級,前者服務近地軌道任務,後者服務深空軌道任務,例如載人登月、載人登小行星、載人登火星等。

新飛船首次亮相就是20噸級體格,很明顯該項目從啟動鎖定的就是載人登月任務目標,而不是近地軌道往返空間站任務,因此可以將其視為新一代載人登月飛船試驗船。

新飛船推進服務艙

新一代載人登月飛船試驗船將在文昌航天發射場由長徵五號B型運載火箭發射升空,預定軌道高度達到了罕見的八千公裡,與之相比國際空間站、聯盟載人飛船、神舟載人飛船等載人太空飛行器運行軌道大多在400公裡高度左右。新飛船之所以要飛得這麼高這麼遠,為的就是驗證接近第二宇宙速度返回地球再入大氣層能力,而這也是載人登月任務的必備技能之一。

大多數衛星都是無高等級隔熱防護的太空飛行器,它們一旦墜入大氣層,會與大氣產生劇烈摩擦燒蝕,其最終結局是全身上下大部分被直接氣化,僅有少量零部件墜落地球。

神舟飛船再入大氣層摩擦燒蝕

而載人飛船、返回式衛星為代表的太空飛行器都有返回艙配置,返回艙在執行完任務後再入大氣層返回地球,它能夠抵禦與其再入速度相匹配的燒蝕溫度。例如,神舟載人飛船可以抵禦最高溫度達2000攝氏度左右的高溫燒蝕,達到了過去那一時期的全球領先水平。

隨著軌道距離的增加再入返回速度也會越來越大,對應的燒蝕溫度也就越高,除此之外太空飛行器尺寸越大研製難度也就越高,例如,新一代載人飛船返回艙大底直徑達到了4.5米,比神舟載人飛船返回艙大底直徑多出了整整兩米。

神舟飛船直徑2.5米

我國新一代載人登月飛船試驗船就項目進度而言遠遠領先於俄羅斯,即便與美國獵戶座載人登月飛船相比也是平分秋色,就完全體入軌發射任務而言,我們是全球第一家。

之所以敢於邁出如此之大的步子,是因為一系列新技術的突破掌握讓我們更有底氣。與神舟飛船相比,新一代載人飛船返回艙不再採用俄式鐘形返回艙氣動外形,而是全新的倒錐體,返回艙隔熱設計也有巨大變化,神舟返回艙採用金屬結構與防熱材料一體成型工藝,完成一次任務後就無法重複使用,而新一代載人登月飛船返回艙則是可拆卸隔熱瓦設計。

新飛船載人返回艙(指令艙)

據航天科技集團第五研究院新飛船總體主任設計師楊慶介紹,新飛船隔熱材料單位重量是神舟的三分之一,但隔熱能力卻是神舟的四倍。神舟返回艙最大可以抗2000攝氏度高溫燒蝕,這意味著新一代載人飛船可以抵抗高達八千攝氏度的高溫燒蝕,完全能夠滿足第二宇宙速度再入返回條件。

新飛船4.5米直徑大底

新一代載人飛船返回艙大底看上去非常光滑,但事實上它的表面是由數十萬個直徑幾毫米的蜂窩結構組成,美國獵戶座載人登月飛船返回艙也是如此設計,但兩家成型工藝完全不同,美國是一圈人圍著返回艙大底一個一個蜂窩人工灌注防熱材料,而我們則是使用熱壓罐設備進行自動灌注。

新飛船縮比試驗返回艙

事實上我國早在五年多前就實施過一次第二宇宙速度再入返回地球的航天發射任務,就是嫦娥五號T1試驗器,它屬於嫦娥探月三期先導項目,由東方紅三號衛星平臺加上一個探月三期返回艙組成,於2014年10月24日2時在西昌衛星發射中心由長徵三號丙運載火箭發射升空。

嫦娥5號T1試驗器

嫦娥五號T1試驗器抵達月球軌道後制動變軌進入月地返回軌道,在第二宇宙速度條件下,探月三期返回艙以跳躍式彈道最終成功著陸於內蒙古四子王旗預定著陸場,任務結果表明我們完全有能力滿足無人月球採樣返回、載人登月所需的防熱材料製備技術。

探月三期返回艙

嫦娥探月工程與載人航天工程目前都已經到了一個階段性收官的歷史節點,天宮空間站明年年初就要開始籌備天和號核心艙發射,今年嫦娥五號月球採樣返回更是嫦娥探月三期工程的收官之作,這表明載人登月工程已經到了開始全力推進的歷史關口

一艘完整的載人登月飛船還需要載人登月器,早在前年載人航天辦公室就面向全社會徵集登月器設計方案,在嫦娥三號/四號連續成功登月技術基礎上,我們完全有能力研製出一款性能先進可靠的載人登月器。

載人航天辦公室徵集載人登月器設計方案

新一代載人飛船是載人航天工程向縱深發展的生力軍,而嫦娥三號/四號/五號為代表的登月技術則是探月工程的發展結晶,兩大工程將於十年內實現在月球表面的勝利大會師,並以此為契機重塑世界航天力量新格局。

相關焦點

  • 恆馳的「探月工程」:領跑的核心與底氣
    近日,嫦娥五號月球探測器成功發射,並在月球完成相關探測和收集任務,成為了時下最夯的熱點。然而,曾幾何時,因為技術難度太大,中國「探月工程」並不被看好。壹|「巨人肩膀」上的恆馳大咖坐鎮,超3200人科研團隊是成功的核心嫦娥五號被稱為是目前為止系統最複雜、技術難度最大的航天工程。
  • 嫦娥五號王者歸來,就為取兩公斤月球樣本?雄心壯志毫不掩飾
    ,更是全球最大噸位無人深空探測飛船。 嫦娥五號將為探月三期工程畫上圓滿句號,但它卻是開啟載人登月工程的金鑰匙,其核心使命不是為了那兩公斤月壤,而是驗證一系列登月返回的核心技術。以嫦娥五號為基礎擴容,增設生命保障設備,同時提升工程可靠性,這就是一艘21世紀的載人登月飛船。
  • 3000度高溫不融化,中國防熱新材料獲突破,總師直言:領先美國
    隨著我國載人航天技術的日漸成熟,我國也開始探索載人登月計劃了,而在載人登月計劃中,有一個難題就是,飛船從月球返回地球進入大氣層時,飛船速度將會高達每秒11公裡,而在這種速度下,飛船與大氣劇烈摩擦可產生近3000攝氏度的高溫,如此高的溫度,對飛船的防熱材料要求也非常高。
  • 3000度高溫不融化,中國防熱新材料獲突破,總師直言:領先美國
    隨著我國載人航天技術的日漸成熟,我國也開始探索載人登月計劃了,而在載人登月計劃中,有一個難題就是,飛船從月球返回地球進入大氣層時,飛船速度將會高達每秒11公裡,而在這種速度下,飛船與大氣劇烈摩擦可產生近3000攝氏度的高溫,如此高的溫度,對飛船的防熱材料要求也非常高。
  • 飛船返回地球艙外高達2000度,全靠這種材料為太空人隔熱
    返回艙與大氣劇烈摩擦時,會在艙表產生數千度高溫,如果不解決防熱問題,飛船還沒等落地就燒成了灰燼,太空人的生命安全便無法得到保證。我國科研團隊花了15年研製了900個配方,成功研製了一種隔熱材料,讓使飛船表面的溫度高達2000度時,裡面的溫度不超過30度。
  • 4國9艘飛船蓄勢待發,已有兩艘折戟月球
    印度月船-2號項目失敗後決定與日本聯合推進月船3號任務,雙方已於近日達成合作協議,計劃由日本H-3型大推力火箭負責發射,印度繼續負責研製登月器,探測器將於2023年發射。俄月球-25號由於歐洲斷供零部件導致推遲通過梳理可知,在接下來5年時間裡總計還有4國9艘登月飛船蓄勢待發,這些飛船或大或小探測目的各不相同,但有一點可以確定,那就是它們的規模都沒能超過嫦娥三號與四號
  • 轉基因「黑寡婦蜘蛛絲」新材料劍指萬億市場 嘉欣絲綢領跑新賽道
    嘉欣絲綢領跑新賽道  被喻為「生物鋼」的仿生蜘蛛絲近來倍受新材料行業的追捧,但如何大量獲取蜘蛛絲纖維一直是行業難題,而這一難題將有望獲得突破。  目前,黑寡婦蜘蛛絲已經在公司工廠產線上開始做試驗,包括試驗其生產面料的韌度、強度、輕度、柔軟度等,後續將逐步走向市場。  軍民兩用劍指萬億市場  作為生物蛋白絲的黑寡婦蜘蛛絲不僅性能優越,應用領域也十分廣泛,可運用於軍工、生物醫療、消費服飾等領域,覆蓋萬億市場。  在軍工領域,黑寡婦蜘蛛絲是製造防彈衣的絕佳材料。
  • 中國航天迎來大豐收,已經取得兩大核心成就,又將迎來重大任務
    2020年中國航天迎來了大豐收,在今年之內,中國北鬥三號系統完成了全球組網,中國的「空天飛機」完成了發射與回收任務。這使得中國航天取得了兩大核心成就,而在接下來的時間裡,中國航天又將迎來一項重大任務,一旦完成了這個任務,那麼今年中國航天就可以宣布完美收官了。
  • 我國首條公裡級高溫超導電纜工程開工
    該項目核心技術國產化率達100%,也將是全球範圍內首次在超大城市的腹地引入超導電纜。超導電纜為何落滬?國網上海電科院超導電力應用研究團隊的系列化研究為工程得以實施奠定了堅實的基礎。  體積小容量大  4月30日,由國家電網有限公司興建的國內首條35千伏公裡級高溫超導電纜示範工程在上海開工,是國內高溫超導電纜輸電工程的裡程碑。
  • 剛剛,我國新一代載人飛船試驗船返回艙成功著陸
    美麗的降落傘碩大的氣囊返回艙離地面越來越近5月8日13時49分新一代載人飛船試驗船安全回歸再入返回地球時最高近3000度的高溫燒蝕也不在話下據中國載人航天工程辦公室消息,8日13時49分,我國新一代載人飛船試驗船返回艙在東風著陸場預定區域成功著陸
  • 科學網—我國材料基因工程2025年或領跑世界
    「有國家和地方的重視與大力支持及廣大科技人員的積極參與,我國材料基因工程領域研究進展形勢喜人。有有望在2025年進入世界並跑或領跑行列。」10月15日,在第二屆材料基因工程高層論壇上,中國工程院院士、北京科技大學教授謝建新表示。 當日,中國工程院第277場工程科技論壇——第二屆材料基因工程高層論壇在京開幕,40位我國材料領域院士出席了此次論壇,150多位國內外知名學者應邀作論壇報告,參會代表近1000人。
  • 國產新飛船實力擔當,多指標領跑全球
    在NASA喪失天地往返能力的這九年我們陸續發射了神舟八號、九號、十號、十一號共四艘神舟飛船,以及天宮一號、二號兩座空間實驗室,還有一艘天舟貨運飛船,連續攻克太空飛行器空間交會對接、航天員中期駐留、在軌燃料補加等空間站建設核心技術。
  • 揭秘神舟十一號飛船的兩大核心任務
    10月17日7時30分,中國將發射神舟十一號載人飛船,飛行乘組由航天員景海鵬和陳冬組成,景海鵬擔任指令長。神舟十一號載人飛船入軌後將與天宮二號在高度為393公裡的近圓對接軌道交會對接,構成組合體。2名男航天員進入天宮二號,開展空間科學實驗和技術試驗。組合體運行第30天,神舟十一號與天宮二號分離,航天員乘返回艙返回四子王旗主著陸場。
  • 光啟技術「隱身衣」量產,中國超材料技術領跑全球
    這一方面得益於華為事件所激發出的關於科技自立的憂患共識,另一方面也是因為這幾年不少專注核心技術的公司紛紛交出了非常亮麗的成績單。一些證券機構分析稱,半導體行業景氣度回升,國產核心技術自主可控是大勢所趨。光啟技術作為一家聚焦軍工領域的科技的公司,經過8年的艱苦努力,不僅讓我國國防裝備在性能上大幅提升,也在核心技術方面實現了自主可控和超越。
  • 中國5G領跑全球,NASA 卻要在月球搭建4G網絡?
    美國宇航局要在月球建4G網絡了,難道諾大的地球已經不夠它折騰了嗎?其實不然,月球建立4G網絡僅是美國一個宏大計劃的一部分,並且該計劃已經向外界公布。你知道美國宇航局「阿耳忒彌斯」計劃嗎?阿耳忒彌斯是希臘神話中的月亮女神,可想而知「阿耳忒彌斯」計劃是與月球有關。
  • 嫦娥五號推遲3年強勢回歸,只為取兩公斤月壤?載人雄心無法掩飾
    ,更是全球最大噸位無人深空探測飛船。嫦娥五號將為探月三期工程畫上圓滿句號,但它卻是開啟載人登月工程的金鑰匙,其核心使命不是為了那兩公斤月壤,而是驗證一系列登月返回的核心技術。以嫦娥五號為基礎擴容,增設生命保障設備,同時提升工程可靠性,這就是一艘21世紀的載人登月飛船。
  • 已取得兩大核心成就,又將迎重大任務
    此外,嫦娥四號還將調查月球土壤裡是否有水分,在微重環境下的微型溫室中測試植物和昆蟲的生存能力,為人類進入太空做準備。就像北鬥一樣,2003年歐洲人主動「邀請」中國加入伽利略衛星導航系統,2004年中歐籤署了一項技術合作協議,中方滿懷誠意地投入了2.3億歐元,結果在2005年被排擠出去了,不僅決策機構不讓進來,技術合作開發也被故意阻礙。當時西方怎麼也沒有想到,中國能把北鬥做大做強,這在他們看來簡直是一件不可能的事情。2020年是中國太空事業的超級年。
  • 嫦娥探月工程倒逼日本航天,負責人表示:再不決定將成二流國家
    根據技術水平高低劃分,世界航天分為兩支梯隊,美俄為第一梯隊,歐空局、日本、印度等國則為第二梯隊。上世紀八九十年代中國航天基本處於第二梯隊中下遊位置,但進入21世紀之後我國航天迎來了前所未有的大發展時期,不僅迅速登頂第二梯隊,而且憑藉一系列世界級航天工程奮力進入第一梯隊靠前位置。
  • 中國在高溫超導體領域發力,繼續領跑全球!
    之後中國科學家研究團隊將銅氧化物超導體的臨界轉變溫度提高到液氮溫區以上,這是一個巨大的突破。之後我們的科學家繼續尋找臨界溫度更高的超導體。鐵基氧化物由於其磁性因素,曾一度被國際物理學界斷言為探索高溫超導體的禁區,但是在2008年,中科大陳仙輝研究組合中科院物理所王楠林研究組同時在鐵基中觀測到了43K和41K的超導轉變溫度,證明了鐵基超導體是高溫超導體。
  • 新材料專題報告:聚碸,機械性能優秀的耐高溫特種工程塑料
    其拉伸強度和彎曲強 度均高於普通工程塑料,融化溫度處於 340℃-390℃之間,長期使用溫度-100℃ -150℃之間。其具有良好的電絕緣性,尤其是在高溫環境及潮溼空氣中放置後 仍能保持良好的電絕緣性。對一般無機酸、鹼、鹽以及脂肪烴,醇類和油類都 較穩定,但會受到強溶劑濃硫酸、硝酸作用,某些極性溶劑如酮類,滷代烴, 芳香烴,甲基甲醯等會使其發生溶解和溶脹。PSU 的耐輻射性能良好。