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随着天和号空间站核心舱运抵文昌航天发射场,标志着我国载人航天工程即将正式进入三步走规划的最后一步:在轨组装天宫空间站。 与天和号一同运抵发射场的还有我国新一代载人飞船,而它又将开启中国航天另一段逆袭之路。
国产新一代载人飞船
神舟载人飞船时代我国是全球唯二拥有载人天地往返能力的国家,美国自2011年航天飞机退役后缺席,此后世界三大航天强国纷纷开展新一代载人飞船研制工作。
神舟载人飞船
美国为恢复载人航天能力,发起商业载人航天计划,波音公司、SpaceX公司相继展开CST-100载人飞船与载人龙飞船研制工作,与此同时洛克希德马丁公司也有猎户座载人登月飞船项目。
俄罗斯则在联盟飞船技术基础上研发联邦号新一代载人飞船,可以说美俄启动新飞船研制时间比我们要早得多, 然而他们是起了个大早赶了个晚集,如今中国的新一代载人飞船却要率先实施首飞任务。
新一代载人飞船缓冲气囊测试
有人说,你这不是睁眼说瞎话吗?载人龙飞船与CST-100飞船去年相继实施了第一次无人在轨飞行测试, 为什么说中国新一代载人飞船是率先实施首飞任务?这是因为载人龙飞船与CST-100飞船仅仅是执行近地轨道任务的天地往返工具,而能真正摆在台面上进行PK的是深空轨道任务型载人飞船,在这一领域中国新一代载人飞船实现了后来居上。
国产新飞船的后来居上体现在两大方面, 首先是发射时间的超越领先,国产新一代载人飞船今年上半年将使用长征五号B型运载火箭发射升空,时至今日俄罗斯新一代载人飞船联邦号还在不断摸索,美国同类型猎户座载人飞船仅在2014年进行过返回舱轨道测试,真正的完全体首飞至少还要等到2021年。
俄罗斯联邦号载人飞船模型
另一大超越体现在发展模式上,美国NASA为了兼顾近地轨道任务,额外发起了SpaceX公司载人龙飞船与波音公司的CST-100飞船项目,加上猎户座登月载人飞船总计有三款飞船,重复建设浪费极大,而且进度也难以有效保障。
我国新一代载人飞船基于模块化理念设计了两种吨位量级的飞船构型,分别是14吨级与20吨级,飞船返回舱都可以适应第二宇宙速度再入大气层,前者用于近地轨道天地往返任务,后者可以执行载人登月、载人登火星、载人登小行星等深空载人任务。
新飞船首飞使用长征五号B型火箭
更让人意外的是 新飞船第一次亮相就是载人登月完全体形态,飞船全长8.8米,发射质量21.6吨,不同于神舟飞船推进舱、返回舱、轨道舱的三舱结构,新飞船选择结构更为精炼的两舱构型,由推进舱与返回舱组成,虽然舱室数量减少,但总吨位却是神舟飞船的将近3倍,载员数量也由3人升级为6人。
登月完全体形态一经突破,那么近地轨道版就要容易得多,只需更换体积重量更小的服务舱即可,根本目的是为了降低研发成本,一船多用。
新飞船运载能力是神舟飞船的两倍
国产新一代载人飞船与神舟载人飞船相比,除了载员数量翻番之外还有着可重复使用功能特性,神舟载人飞船返回舱舱体防热层与金属结构是一体成型,经过再入大气层烧蚀后无法重复使用。新一代载人飞船则采用可拆卸防热瓦,经过再入大气层烧蚀后可直接拆卸更换,进而实现重复使用, 新一代载人飞船重复使用次数可达10次,将大幅度降低天地往返运营成本。
2020年被称为中国航天的超级年是实至名归的,今年仅航天科技集团一家就要实施40次以上的航天发射任务,新一代载人飞船首飞、一步实现绕落巡火星探测器发射、嫦娥五号月球采样飞船、长征八号火箭首飞等等一大批重量级任务都要在今年一年之内实施, 我们几乎是以一国之力PK整个世界航天。
长征7号火箭曾发射新飞船缩比返回舱
然而即便是国力鼎盛的当下,中国航天 物尽其用原则始终如一,长征五号B型运载火箭首飞载荷就是新一代载人飞船,在发射前天和号核心舱还将与这枚火箭进行为期3个月的发射合练, 一次任务带动三大重点型号。
更让人意外的是满载10吨燃料的新一代载人飞船进入近地轨道后还将启动推进舱继续 爬升至8000公里轨道高度,这是继阿波罗载人登月任务之后人类又一款载人级航天器飞抵此类高轨轨道,旨在验证新飞船从高轨轨道返回地球再入大气层的抗烧蚀能力。
新一代载人飞船推进服务舱
新一代载人飞船让中国航天人只做不说的秉性再一次发扬光大,发射前仅有极少信息披露,然而 一经亮相就再也掩饰不住新飞船胸怀星辰大海的雄心壮志,因为它即将让中国载人登月梦想照进现实。
可以说自载人航天工程立项以来关于中国人足迹何时可以踏上月球的讨论就已经开始,而这十几年大讨论也只是专家学者的学术性讨论,从来没有进入过工程实施阶段,但是现在局面已经完全不同。
新飞船研制单位公布的载人登月效果画面
去年年初,嫦娥探月工程总师吴伟仁正式宣布,未来十年左右,月球南极将出现中国主导、多国参与的月球科研站,月球上将留下中国人的足迹,我国将迈入世界航天强国前列。
除了宣示工程目标,还有一系列看得见摸得着的工程项目,例如,即将发射的登月级载人飞船就是实锤案例之一。首次发射使用的长征五号B火箭只是测试过渡火箭,与之配套的还有得到载人航天办公室大力支持的921新一代载人重型火箭,该型火箭可以将25吨有效载荷送入地月转移轨道,而这一运力与新一代载人飞船21.6吨重量完美契合。
921载人登月重型火箭
届时我们将采取两发921火箭月球轨道集合方案实施载人登月任务,一发火箭携带载人飞船,另一发火箭携带登月器,二者将在月球轨道进行交会对接,尔后航天员进入登月器实施落月任务,美国NASA正在实施的阿尔忒弥斯载人登月计划与我们的方案也是如出一辙。
YF-100K泵后摆液氧煤油发动机
目前服务921载人登月火箭研制的YF-100K泵后摆液氧煤油发动机已经进行过多次长程热试车测试,成熟度日益提升,配套的共底燃料贮箱、锥形后底煤油贮箱、火箭箭体后过渡段、发动机安装梁、发动机机架等关键装备相继研发成功,该型火箭完全有望于5年内完成首飞任务,进而直接服务载人登月工程。
从神舟飞船的全球唯二到现如今新一代载人飞船一枝独秀,中国航天实现了从跟跑到并跑再到领跑的历史性跨越。回首过往历史在航天领域我们往往只是看客,如今我们已经成为无可争议的主角, 世界领跑在接下来的岁月里将成为中国的一种新常态!