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《焦点访谈》 20200508 中国拉开空间站建造序幕

来源:央视网2020年05月08日 20:17

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央视网消息(焦点访谈):2020年5月8日13时49分,我国新一代载人飞船试验船的返回舱在东风着陆场的预定区域成功着陆,试验任务顺利完成。这次飞行任务有着不寻常的阶段性意义:它意味着我国载人航天工程三步走计划,正式进入到了第三步空间站在轨建造。从5月5日长征五号B运载火箭首飞成功,到5月8日试验船的返回舱安全返回,三天时间,多项关键技术一一得到验证。那么,新一代载人飞船试验船和神舟飞船相比有哪些不同?有哪些技术突破?负责把它送上天的长征五号B运载火箭和之前的长征火箭又有哪些不一样?

新一代载人飞船的目标是成为同时满足我国近地空间站运营、载人月球探测等任务的新一代天地往返运输飞行器。新一代载人飞船试验船的舱段组成方案根据任务需要进行了调整。以前神舟飞船是三舱方案,由提供动力的推进舱、航天员往返太空时乘坐的返回舱和飞船进入轨道后航天员工作、生活的轨道舱组成。而新一代载人飞船试验船是两舱方案,由返回舱和服务舱两部分组成,为什么会有这样的改变呢?

航天科技集团五院新一代载人飞船试验船项目负责人张柏楠说:“以前货运飞船叫单程的货车,只能往上送货,像以前(神舟飞船)三舱构型只有返回舱能回来,轨道舱回不来,推进舱回不来,白白损失了两个舱。而且返回舱小,好多仪器设备是没法装进去的。这次船上系统设备很多都是装在返回舱里,跟以前不太一样,以前是分散的,轨道舱有,推进舱有。”

两舱的设计让返回舱密封舱空间比神舟飞船大了1倍,返回舱大了,意味着飞船可以有更多功能上的可能性,可以搭载更多的航天员,也能运输更多的货物,新一代载人飞船在执行近地轨道任务时可以一次运送6到7名航天员,超过神舟飞船承载能力的一倍。还可以根据任务需求,从“太空巴士”变为“太空货车”,给空间站运送大量的补给物资,并把宝贵的试验样品带回地面进一步研究。

让返回舱实现载人、运货等多种功能,目的就是在提高可靠性的前提下,节约成本,关键是飞船返回舱的可重复使用。此前,飞船的返回舱都是一次使用,这样成本大,经济效率难以提升。

为了兼顾返回舱可重复使用及新飞船未来载人登月的需要,防热结构在具备可拆卸功能的同时,更需要提升其防热能力。飞船在返回时,会与大气层剧烈摩擦,产生超高的热量,速度越快,产生的热量越大。神舟飞船从近地轨道返回时以第一宇宙速度,也就是每秒7.9公里再入。而新一代载人飞船如果从月球或更远的深空返回时,再入速度将达到第二宇宙速度,也就是每秒11到12公里,将面临比神舟飞船更高的热流,返回舱表面温度将接近3000摄氏度,其承受高温的时间也更长。

要抵挡住这样的高温,让返回舱安然无恙地回来,还能再次使用,这就需要性能超强的防热材料。按照设计,防热结构就相当于是返回舱的“外衣”,它们在高温下分解、熔化、升华带走大量热量,阻止热量传递到飞船内部。

经过艰难的攻关,科研团队终于找到了合适的材料。而在这个返回舱执行完任务后只需更换轻质防热结构,经过规范严格的检测,就可以再次执行载人航天飞行任务了。这标志着我国也掌握了相应的可重复使用技术,让未来天地往返运输的成本降低。

据了解,这一次试验船的返回舱比神舟飞船返回舱重一倍以上,这就需要降落伞有更大的减速面积,确保它能够安全着陆,这也是飞船回收着陆系统的主要任务。

经过评估,科研人员选择用三个降落伞组成群伞来解决这个难题,然而群伞的难度也更大了。最主要的技术难点是互相干扰的问题,尤其对飞船返回舱,因为它是高速开伞,安装的体积很局限。

在这次,返回舱进入大气层,到达指定高度后,两具减速伞和三个主伞依次打开,成功将返回舱的速度从“飞机飞行速度”降为“汽车市区行驶速度”。 为了实现重复使用,着陆方式也有新的突破,采用无损着陆,将以往使用的缓冲发动机换成了着陆气囊。

大型群伞技术和大载重气囊缓冲系统填补了这一领域的国内空白。在本次试验中,试验船还进行了7次变轨,从距离地面几百公里的小椭圆轨道,一路提升到距离地面几千公里的大椭圆轨道。值得一提的是,此次试验船飞行中的所有变轨,都是由飞船自主完成的。

本次新飞船的试验船较之神舟系列飞船,技术水平和运输能力有了很大提升,但所用时间其实并不长,从2017 年到 2019 年,在短短 3 年时间就完成了新飞船试验船的研制工作。

这次试验船的使命是验证新一代载人飞船的多项关键技术,对它带回来的数据结果,接下来科研人员还要进行大量整理分析。另外载人飞船由多个系统组成,这次任务测试了部分系统和项目,未来还要继续进行更多的测试验证,在试验基础上不断优化完善,直到正式生产。新一代载人飞船试验船和神舟飞船相比有了很大变化,最直观地说,更大也更重。作为我国目前发射过的最大、最重的航天器,要把它送上天,就需要运载能力更强的火箭。所以我们看到新一代载人飞船试验船搭乘的工具也是新的,这次任务也是长征五号B运载火箭的首飞。

长征五号B运载火箭以长征五号运载火箭为基础改进研制而成,主要承担着我国空间站舱段等重大航天发射任务,近地轨道运载能力大于22吨,是目前我国近地轨道运载能力最大的火箭。

长征五号是一型“两级半”构型的火箭。所谓“两级半”是指火箭的芯一级、芯二级再加上助推器这个“半级”。而长征五号B则是一型“一级半”构型的火箭,只有芯一级和助推器,这样不同构型的设计是由于它们所承担的发射任务完全不同。简单来说,长征五号更像一个长跑选手,要把卫星送得更高更远,而长征五号B类似于短跑选手,不需要很强的耐力,但是爆发力要好,一口气冲到终点。

此次飞行任务,对于实现我国载人航天工程“三步走”具有非常重要的意义。1992年9月21日,中共中央政治局常委会批准我国载人航天工程按“三步走”发展战略实施:第一步,发射载人飞船,建成初步配套的试验性载人飞船工程,开展空间应用实验;第二步,突破航天员出舱活动技术、空间飞行器交会对接技术,发射空间实验室,解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题;第三步,建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。长征五号B运载火箭首飞,拉开了我国载人航天工程“第三步”任务序幕,验证了火箭方案的正确性,考核了火箭的功能性能,为我国空间站在轨建造任务奠定了重要基础。

按规划,我国将相继发射空间站核心舱和实验舱,并发射多艘载人飞船和货运飞船,在2022年前后完成空间站在轨建造,建成国家太空实验室,展开更大规模的空间科学实验和技术实验。

长征五号B火箭块头不小,力气很大,这次除了搭载新一代载人飞船试验船外,还搭载了一个柔性充气式货物返回舱试验舱,作为附加任务进行技术验证。根据中国载人航天工程办公室5月6日下午的消息:它在返回过程中出现异常。不过专家告诉我们,这并不影响这次发射核心预定任务的完成,同时虽然出现异常,却并非一无所获,各种试验数据将成为科学家们手中分析研判的重要依据,成为下一步发展的经验积累。正是在这样一步步的尝试当中,我们对太空的探索将越走越远。

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来源:央视网

更新时间:2020年05月08日 20:17

视频简介:本期节目主要内容: 2020年5月8日13时49分,我国新一代载人飞船试验船的返回舱在东风着陆场的预定区域成功着陆,试验任务顺利完成。这次飞行任务有着不寻常的阶段性意义:它意味着我国载人航天工程三步走计划,正式进入了第三步空间站在轨建造。从5月5日长征五号B运载火箭首飞成功,到5月8日试验船的返回舱安全返回,三天时间,多项关键技术一一得到验证。(《焦点访谈》 20200508 中国拉开空间站建造序幕)