代表新一代載人飛船發展方向的美國龍飛船,中國的技術差距有多大

2020-05-27 胖福的小木屋

據CNBC報導,由於天氣原因,SpaceX和美國航空航天局(NASA)推遲了載人航天發射。載人航天是一項異常龐大複雜並帶有很大探險性的活動。

宇宙飛船推遲發射大多起因於它的複雜性和相對脆弱性。在發覺現有或潛在問題時,美國國家航空航天局會推遲或取消發射。推遲發射可以消除威脅,或使工作人員有時間診斷和解決問題。


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天氣是常見的推遲原因。太空飛行器從地面稠密大氣到幾百千米高度以外的太空,它的發射升空、飛行和著陸都要受到氣象條件的制約。其中太空飛行器的發射飛行與氣象條件關係最密切的有以下五種因素:低溫、雷電和靜電、雨滴與太空飛行器外殼碰撞產生高溫及對無線電波幹擾、大風、雲層高度。

發射之前, NASA運用氣象氣球、都卜勒雷達、天氣雷達等設備密切監控發射臺周圍的天氣情況。


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時隔9年,美國重新進行載人航天發射,可以說牽動了全球的關注。馬斯克旗下SpaceX製造的載人龍飛船(Crew Dragon),飛向距離地球250英裡的國際空間站並進行交會對接。執行此次代號為DM-2任務的火箭,是同樣出自SpaceX的獵鷹九號火箭,這是全球首家民營企業承擔載人航天發射任務。

而馬斯克的第二代載人龍飛船堪稱是全球最為先進的載人飛船,第二代載人龍飛船艙體高約6米,寬約3.7米,最多能同時容納7位太空人。艙內設計、人工作業系統充滿未來感。。整個乘員艙看起來就像是一輛豪華的轎車,一共有7個褐色真皮鬥式座椅,座椅採用最高級碳纖維和阿爾坎塔拉布料製成,上層4個,下層3個。為了多帶東西,也可以變成4座。其運貨空間位於飛船尾部,最多能容納14立方米的貨物。如果不搭載7名航天員,還可以加載等量的貨物。超級碳纖維固件,充滿科技感的超大觸控界面而非繁複的儀錶盤,平板電腦可以靈活轉動。


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使用觸控屏幕取代儀錶盤是具有革命意義的,之所以採用機械開關和儀表,是因為在極端情況下,機組能夠完全控制飛行器才是更重要的。

重要的開關一般採用單刀雙擲(SPDT)或雙刀雙擲(DPDT),這有助於實現它們的容錯能力。交換機可以在兩條線路上發送相同的信號,這樣如果一條線路或一條線路斷開,信號仍然可以在另一條線路上成功接收。這對於安全交換機和應急開關來說很重要,只要系統從交換機看到一條信號,系統就會採取行動。

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而龍飛船的內部幾乎沒有儀錶盤,僅保留最低限度的物理按鍵來應對極端情況,目前正在開發的新一代載人飛船都在使用數字觸控螢幕和機械開關的組合,像龍飛船一樣。

讓一些交換機保留機械化是很重要的,因為太空人可能需要快速訪問這些交換機。另一個好處是不需要眼睛確認,只需你把手放在你需要的開關上,就可以任意操作開關,而這是顯示器所不能實現的。對於觸屏來說,當你需要做任何操作時,都需要以確保你手指仍然在觸控螢幕正確的位置上。

與一般的載人飛船不同,龍飛船取消了可以展開的太陽能帆板,改為服務艙表面體裝太陽能電池板。神舟飛船和聯盟號飛船都裝有逃逸塔,塔上有反推火箭,一旦遇到危險,可以供太空人逃生使用,但龍飛船沒有逃逸塔,而是在飛船外面裝了8個反推火箭,可以產生56噸推力,一旦遇到危險則利用推力把飛船拉離火箭。


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至於著落方式,龍飛船本來想利用反推火箭來著落,後來這一有些冒險的方案被NASA否定,改成用4個降落傘濺落在海面上,而不用反推火箭或氣囊來緩衝。

可以說載人龍飛船代表了新一代載人飛船的發展方向。但與之相應的,就是技術難度增加,之前,載人龍飛船的測試就出現過好幾次的問題。

2019年,馬斯克SpaceX的載人龍飛船(Crew Dragon),在卡納維拉爾角空軍基地對載人龍飛船上的「超級天龍座」發動機進行地面測試,在進行靜態試點火的過程中發生爆炸。有報導稱,太空艙幾乎完全被毀。

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所以就目前來說,馬斯克的龍飛船能否成功發射還是不敢打保票的,但是一旦成功,將對美國具有重大的意義,因為這是美國時隔9年重返載人航天,對於馬斯克而言意義非凡,一旦成功將成為全球首家使用私人製造火箭和飛船將人類送入軌道的企業。

代表新一代載人飛船發展方向的美國龍飛船,中國的技術差距有多大

目前中國新一代載人飛船和美國馬斯克龍飛船類似,但是以我兔的審美,肯定沒有馬斯克設計的如此科幻感,不過和龍飛船相比,中國可以通過更換服務艙執行月球軌道任務的星際飛船,相對更為先進一些,當然進度也更緩慢。

在本月,中國新一代載人飛船驗證再入返回控制、防熱以及回收等一系列技術,研製團隊採用全新防熱材料和防熱結構,其耐熱能力可達神舟飛船的3至4倍。在返回再入控制上,也能保證落點精度,保證過載不超過航天員的承受範圍。

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此次發射還將驗證更加安全的「群傘+氣囊」著陸方式,以及飛船可重複使用的相關技術。據悉,新一代載人飛船將力爭實現返回艙可重複使用10次,並逐步降低成本。可以說,中國載人飛船是美國深空載人飛行器「獵戶座」和龍飛船的集合體。(當然,總體來說,中國和美國航天技術差距還是較明顯的)

究竟能不能成功,帶美國重返太空,就看這周六了,希望不要再取消了。。。


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