龍飛船VS聯盟號，到底誰是逃生大師？

2020-08-22 宇航科普

近日，Space-X公司的龍飛船成功將兩位太空人送入國際空間站，引發全球關注熱點。

獵鷹9運載火箭執行此次發射任務

載人龍飛船入軌19個小時後成功與國際空間站對接

此次發射對美國而言意義非常重大，其中原因之一就是：自從太空梭停飛，美國已經連續9年沒有向太空運送過太空人（都是藉助俄羅斯運送）。

美國淘汰太空梭的一個重要原因是：系統複雜導致可靠性降低（相對方案簡單的飛船而言），而且沒有逃生系統。

歷史上最令人悲痛的兩次航天事故，都是太空梭造成的（共計14位太空人遇難）。

1986年1月28日，挑戰者號第10次飛行，起飛73秒後爆炸

挑戰者號失事犧牲的7名乘組成員

2003年2月1日，哥倫比亞號第28次飛行，返回時解體

哥倫比亞號失事犧牲的7名乘組成員

除了太空梭，另一種可以把人送上太空的飛行器就是宇宙飛船。

說起宇宙飛船，不論服役時間還是發射頻率，都當屬俄羅斯的聯盟號為天下第一；在長期的發射實踐中，聯盟號也積累了大量經驗，事實也證明了其可靠性和安全性。

聯盟號宇宙飛船

聯盟號系列飛船已執行過一百餘次飛行任務，雖然也曾發生過兩次、共計4位太空人犧牲的事故，但整體的傷亡率低於太空梭，其中一部分原因歸功於它完善的「逃生系統」設計。

聯盟號第一道救命裝置：「逃逸塔」

逃逸塔結構示意圖

逃逸塔位於火箭最頂端，當火箭在地面或較低高度發生故障即將爆炸時，逃逸塔可以迅速點火升空，帶著太空人乘坐的返回艙逃離危險區域，隨後打開降落傘返回地面。

逃逸塔工作流程示意圖

阿波羅飛船的逃逸塔點火試驗

在此階段，這種逃生方式可稱為「有塔逃逸」。

經典案例是1983年9月26日，聯盟T-10-1飛船發射時，火箭在發射臺爆炸，逃逸塔帶著返回艙迅速飛至1.4km高空，逃離了現場。

聯盟號飛船逃命瞬間


聯盟號第二道救命裝置：整流罩內的逃逸/分離發動機

黃圈內即是整流罩內逃逸發動機噴管口

它的原理與逃逸塔類似，但逃逸塔只能在地面和較低高度使用。當飛船達到一定高度後，逃逸塔已被拋棄分離（在發射後120秒），此時整流罩內安裝的四枚逃逸/分離發動機將為飛船提供第二次逃生機會。

整流罩內的逃逸/分離發動機安裝示意圖

在此階段的逃生方式可稱為「無塔逃逸」。

經典案例是2018年10月11日，聯盟MS-10飛船起飛後約兩分多鐘時遭遇火箭發動機分離故障，此時已抵達50km高度，逃逸塔剛剛拋掉，整流罩內的逃生發動機及時啟動，把返回艙拽離了故障火箭，兩位太空人安全返回地面。

美俄兩位太空人逃生後表示身體無恙、胃口很好


聯盟號第三道救命裝置：推進艙


神舟飛船示意圖，其中也有推進艙

推進艙原設計用於飛船在軌運行時的姿軌控，但在危急關頭，推進艙也可為太空人提供最後一次脫離故障火箭的機會。

神舟飛船「船箭分離」示意圖，推進艙逃離與此類似

此階段的逃生方式可稱為「大氣層外逃逸」。

經典案例是1975年4月5日「聯盟18A」事故，飛船發射後295秒在150km高度，火箭出現發動機分離故障，飛船完全失控，陷入劇烈的擺動和旋轉，此時推進艙及時點火，飛船與火箭緊急分離。

以上，就是聯盟號飛船的保命三板斧。

中國在開展載人航天工程之最初，也對太空梭和宇宙飛船這兩大技術途徑進行了論證，最終選用了與俄羅斯聯盟號飛船相仿的技術途徑，也必定是對這一套完善的逃生系統有充分考量。


龍飛船的逃生秘笈

Space-X公司的載人龍飛船以非常前衛的設計奪人眼球，比如高集成度的內部控制面板、不需要整流罩的流線型外形等，它的逃生系統設計也是堪稱前衛！

飛船配置了8 臺「超級天龍」（SuperDraco）發動機，其功能就是保證飛船在發射階段任何時刻都可以進行逃逸（也可以用於返回時軟著陸，但NASA考慮到安全原因，此次任務採用降落傘著陸）。


SuperDraco點火，飛船脫離火箭

逃逸系統點火試驗

這8臺SuperDraco發動機分4組安裝在飛船外側，兩兩一組、冗餘設計，能夠防止單臺發動機失效引起的故障擴散；發動機攜帶的推進劑達 2.2噸。

SuperDraco

在點火指令發出後100ms內，SuperDraco 即可達到全推力，能夠在不到 8s 內將飛船帶至火箭 800m 以外的範圍。

這種集成式發射逃逸方案，與聯盟號飛船相比具備以下優勢：

  1. 發射全過程提供乘員逃逸能力，中間無任何銜接縫隙；
  2. 逃離後無需再進行級間分離（比如逃逸塔、整流罩等再次與返回艙分離），提升了可靠性、安全性；
  3. 逃逸系統可重複使用；
  4. 能夠在陸地實現軟著陸（此方案暫停研發）。


當然也有一些缺點，比如全程攜帶的燃料可能會帶來安全隱患；液體發動機結構複雜，降低系統可靠性等；但這些缺點設計師也給予了充分考慮，比如增加了防爆殼、通過充分的地面試驗提高可靠性等。

SuperDraco地面點火試驗

所以，綜上所述，從整體綜合評價來看，龍飛船的逃生系統應該更勝一籌。

但這目前也只是「紙上談兵」，龍飛船的逃生系統在未來實戰表現究竟如何還尚未可知，讓我們拭目以待。

龍飛船與聯盟號對比圖


相關焦點

  • 我國新一代載人飛船，美國龍飛船，俄羅斯聯盟飛船，誰更為先進？
    趣味探索訊 在2020年裡，載人飛船一下子成為全世界「熱點」，因為我國近日成功發射新一代載人飛船試驗船，並在67個小時後成功返回地面，美國SpaceX載人龍飛船在今年通過NASA最嚴格測試，準備在5月27日將美國兩名太空人送往國際空間站。如今，掌握載人航天技術的國家僅有三個，中國、美國、俄羅斯，中國有新一代載人飛船，美國有SpaceX載人龍飛船，俄羅斯有聯盟號飛船。
  • 中國載人飛船，美國龍飛船，俄羅斯聯盟飛船，到底哪家強？
    在中國新一代載人飛船、美國龍飛船和俄羅斯聯盟飛船的對比上，哪一款更強更先進呢？NO.1，中國新一代載人飛船。自主研發的故障檢測和逃逸系統，能幫助太空人在面臨故障的時候快速脫離火箭逃生。在中國空間站正式建成後，中國新一代載人飛船勢必將肩負起更大的任務。NO.2.美國「龍」飛船。
  • 太空人介紹乘坐載人龍飛船和聯盟號飛船的區別
    作為他們會議的一部分，兩人提供了關於他們在載人龍飛船上的經驗的關鍵細節，以及它與他們在俄羅斯聯盟號飛船上的飛行有什麼不同的內容--在載人龍飛船之前，NASA已經使用（並且仍然使用）聯盟號飛船將其太空人送到國際空間站
  • 超越龍飛船，勝過聯盟號飛船，我國新一代載人飛船為何最先進？
    趣味探索訊 在2020年裡，載人飛船一下子成為全世界「熱點」，因為我國近日成功發射新一代載人飛船試驗船，並在67個小時後成功返回地面，美國SpaceX載人龍飛船在今年通過NASA最嚴格測試，準備在5月27日將美國兩名太空人送往國際空間站。如今，掌握載人航天技術的國家僅有三個，中國、美國、俄羅斯，中國有新一代載人飛船，美國有SpaceX載人龍飛船，俄羅斯有聯盟號飛船。
  • 有了「龍飛船」後,NASA為何還要求助聯盟號?俄羅斯會答應嗎?
    自美國太空梭計劃結束後，美國的太空人就要靠俄羅斯的「聯盟號」將太空人送往國際空間站。　　然而，美國每次想要借用俄羅斯「聯盟號」將太空人送往國際空間站的時候，都要向俄羅斯支付一筆高昂的「座位費」，久而久之，美國發現，如果一直都靠使用俄羅斯「聯盟號」的話對於他們來說太虧了，因此，他們尋求了美國波音公司和太空探索技術公司(SpaceX)為他們製造一個新的載人飛船，用於將美國太空人送上國際空間站。
  • 龍飛船騰空而起，美國載人航天重回正軌，俄羅斯聯盟號財路已被切斷
    根據俄羅斯衛星通訊社消息顯示，北京時間11月16日當天上午8點27分，美國龍飛船載人航天飛船在佛羅裡達州順利發射升空，按照計劃龍飛船將會在17日早上與國際空間站進行對接，此次美國龍飛船的發射成功也是自早在冷戰時期，蘇聯就和美國打響了一場星球爭霸，雙方都不約而同的將目光轉向了太空，如何實現載人航天也成為了雙方共同爭奪的目標所在，在載人航天領域雙方採用了截然不同的方式，俄羅斯選擇了使用宇宙飛船往返太空，而美國則使用太空梭，儘管蘇聯後來也建造了暴風雪號太空梭
  • 俄羅斯聯盟MS-10號載人飛船發射失敗,航天員高空逃生安全落地
    這一次「聯盟」號船箭組合體的發射失敗，應該說多少令人感到有些意外。此前，「聯盟」號的發射安全記錄比較良好，上一次出現火箭墜毀事故還是在2011年發射「進步M-12M」貨運飛船時。作為一種「老資格」的運載火箭，「聯盟」號技術非常成熟，因此此次事故應該不是技術風險導致的問題。
  • SpaceX龍飛船首次載人發射成功,有哪些重要意義?
    四、載人龍飛船具備全程逃逸能力載人龍飛船集成有8個推力強大的「超級天龍座」火箭，火箭兩兩分組，安裝在飛船的側壁，作為逃生使用，每個發動機的推力可達71千牛，換算成大家有直觀感覺的表示方式就是相當於7.1噸的推力。此外，還裝有16個推力相對較小的「天龍座」發動機噴口，用於姿態控制和軌道機動。
  • Space X載人龍飛船發射成功，馬斯克又創造了一個奇蹟
    這意味著，時隔10年之後，美國終於擺脫對俄羅斯聯盟號宇宙飛船的依賴，重新具備送太空人上天的能力。01 Space X首次載人飛船發射成功NASA等這場飛行等了至少8年。發射飛船的獵鷹9號運載火箭也是SpaceX公司的產品，它採用了9臺猛禽發動機，且第一級火箭可重複使用，在保證性能的同時，為SpaceX節省大量成本。15分鐘後，龍飛船完成兩次火箭分離，進入預定軌道。
  • 載人龍飛船首飛:這下美國不用再借俄羅斯飛船了吧
    ▲當地時間2019年3月2日，龍飛船(Dragon2)在美國佛羅裡達州卡納維拉爾角甘迺迪航天中心發射升空。 圖/視覺中國 美東時間3月2日2時49分，美國太空探索公司（Space X）在佛羅裡達州甘迺迪航天中心首次試飛載人版「龍」飛船（Dragon 2）。
  • 英雄聯盟S8八強賽正在直播 AFS vs C9誰主沉浮?
    英雄聯盟S8八強賽正在火熱進行中，稍後即將對戰的是AFS戰隊和C9戰隊，兩隊在今年的表現都有點讓人捉摸不透，所以誰能拿下這場比賽還真不好說，有可能是更擅長BO5的AFS，也有可能是進步顯著的C9，結果會如何敬請期待!以下是本場比賽觀賽指南，精彩不容錯過。
  • 美宇航局罕見承認失敗,龍飛船遠不如神舟11號,太空優勢岌岌可危
    據俄羅斯衛星通訊社10月30日報導，美國宇航局罕見承認其失敗，龍飛船遠不如神舟11號，美國的太空優勢岌岌可危。當地時間10月29日當天，美國國家航空航天局表示，馬斯克公司SpaceX的龍載人飛船計劃於11月發射。預計龍飛船將通過獵鷹9 號運載火箭從甘迺迪太空中心發射。
  • 火星移民計劃的逃生部分測試成功，火星移民計劃到底是不是騙局？
    不過近日，太空探索公司SpaceX成功完成了載人龍飛船(Crew Dragon)逃生系統測試，讓他成功的拿下了美國航天局的大單，航天局計劃今年用載人龍飛船將美國兩名太空人送入國際空間站，而之前一直用的是俄羅斯聯盟號。
  • SpaceX第二艘載人龍飛船10月底登空間站 命名「韌性」號
    近日，第二艘載人龍飛船被命名為「韌性」號（Resilience）。綜合香港鳳凰網、CNN報導，今年5月30日，載人龍飛船將NASA太空人鮑勃·本肯（Bob Behnken）和道格·赫爾利（Doug Hurley）送往國際空間站，開啟載人試飛首秀。兩人進入空間站後宣布，將護送他們的龍飛船命名為「奮進」號（Endeavor）。
  • 俄媒:聯盟MS-10飛船逃生太空人順利出倉,感覺良好
    俄羅斯航天員阿列克謝·奧夫奇寧與美國太空人尼克·黑格俄羅斯「聯盟MS-10」飛船升空後發生故障，兩名太空人在啟動緊急逃生系統後，返回陸地降落在哈薩克斯坦境內。今日俄羅斯（RT）網站11日報導，目前，兩名逃生太空人已經順利出倉，而且均沒有受傷，感覺良好。
  • 載人龍飛船發射成功，第一次正式商業載人飛行運載4名太空人上天
    載人龍飛船太空梭退役後的美國載人航天自從2011年美國宣布退役所有太空梭後，9年時間中美國本土已經失去將人送上太空的能力，這段時間中只能不斷向俄羅斯購買聯盟號席位俄羅斯當然不會放棄這個大好機會，一個聯盟號座位價格從2011年2100萬美元開始，逐年上升，到2020年已經上漲到9000多萬美元。NASA是敢怒不敢言，沒有辦法，誰叫自己沒能力呢。
  • 恢復號龍飛船首飛全記錄，美國重掌載人航天主動權，開啟全球商業首航
    MS-17三小時超快速對接），恢復號龍飛船開始對接國際空間站和諧號美國艙段，採用全自動對接模式。NASA作為美國商業載人航天項目的發包人，只是任務的發包商、監管人，並非擁有、運營載人龍飛船。SpaceX作為私營承運商，提供一整套商業載人航天系統與服務。根據SpaceX公布的艙位費，搭乘載人龍飛船每人每次5500萬美元，遠低於俄羅斯聯盟號最高票價9020萬美元。
  • SpaceX龍飛船4人團太空5日遊,明年底至後年中出發
    SpaceX日前宣布與太空探險公司（Space Adventures）籤訂協議，計劃在2021年底至2022年中由獵鷹9號火箭發射載人龍飛船，搭載4名太空遊客開展為期5天的「自由飛行」，目標高度是超過1000公裡，到達高度約為國際空間站2-3倍的軌道上。如果進展順利，這將打破私人太空飛行高度的最高紀錄。
  • 東北虎vs雄獅,獅虎鬥,到底誰更厲害呢?
    東北虎vs雄獅，獅虎鬥，到底誰更厲害呢？老虎和獅子都是動物界的王者，一直以來老虎和獅子誰更厲害是備受爭議的話題，但由於老虎常年深居山地森林之中，而獅子則馳騁非洲草原之上，所以兩種生活在不同環境中的動物很難遇上。
  • 龍飛船成員高度評價本次前往宇宙的飛行
    俄羅斯衛星通訊社華盛頓消息 美國國家航空航天局太空人在國際空間站進行的新聞發布會上表示，龍飛船的成員對乘坐該飛船前往太空做出高度評價，並對剛到軌道上的日子表示滿意。據塔城，他曾乘坐過的3種飛船（俄羅斯聯盟號、美國太空梭和龍飛船），龍飛船最好。龍飛船於11月17日抵達國際空間站，將美國太空人麥可·霍普金斯、維克多·格洛弗、香農·沃克以及日本太空人野口聰一送到太空。此為自2011年Space Shuttle項目結束後，美國首次進行工作載人飛行。此前的10年美國太空人乘坐俄羅斯的聯盟號前往國際空間站。