好消息!中国新一代载人飞船研制顺利,神舟飞船落后了吗?

2023-07-27 08:38:05

中国航天再一次吸引了全世界的关注!7月17日,杨利伟在接受采访时表示,我国正在研制新一代的载人飞船,相关采访于7月18日得到路透社报道。这一次,我们剑指月球!

载人登月的壮举非常人所能想象,就连今天的美国,也无法马上再现阿波罗计划的辉煌,而是只能通过几年的艰难攻关,力求在2025年之前重新将宇航员送到月球。这对于没有载人登月壮举的我们来说,难度自然就更大了。

工欲善其事,必先利其器。想要登陆月球,离不开强大的航天器。根据我国最近公布的计划,在2030年,我们的航天员就要登上月球了。届时他们乘坐的,就是新一代的载人飞船了。

看到这你肯定会好奇:现有的神舟飞船难道不香了吗?它是否存在某些问题呢?

别看我国在2003年才首次将航天员送上太空,其实我们早在1958年就展开载人航天工程的规划工作了,彼时加加林都还没有进入太空。在研制第一颗人造卫星的时候,我国也考虑对载人飞船进行研制。

20世纪60年代,我国更加重视对载人飞船的研究,决定将飞船命名为曙光一号,并且论证了可载1名、2名、3名和5名航天员的四种方案。在1970年的《关于研制载人飞船、通信卫星、导弹卫星的请示报告》中,我国一度计划在1973年发射无人飞船,1974年发射载人飞船。

到了1971年,国内的政治形势出现变化,载人航天工程遭到了许多人的反对,曙光一号的研制面临重重困难。1974年,我国最终还是决定放弃曙光号载人飞船的研制,避免参与到美苏太空竞争的漩涡中,并且把主要的精力和资源应用到国家亟需的应用卫星上。

尽管我国最早的载人航天工程就这样戛然而止,当时的努力也并没有白费。不论是在航天员选拔、航天医学方面,还是在高空生物实验以及实验设备研制等领域,我国都积累了一定的经验,培养了一批专业人员,为未来的打下了一定的基础。

1986年,我国出台了“863”计划,要求重点发展七个领域的先进技术,其中航天技术位居第二,可见我国对这个领域的重视程度。

1992年9月,中央决策实施载人航天工程,并确定了中国载人航天“三步走”的发展战略:第一步是发射载人飞船,建成简单却完善的试验性载人飞船工程,初步进行空间应用试验;第二步是验证航天员出舱活动、空间飞行器的交会对接技术以及空间实验室;在前两步累积的经验基础上,我国在第三步实现空间站的建设,让航天员能够长期驻轨执行任务。

经过多年的研制,我国终于得到了属于我们自己的载人飞船——神舟系列载人飞船。1999年11月20日神舟一号飞船搭乘长征二号F运载火箭,在酒泉卫星发射中心发射升空。虽然飞船运行过程中遇到了一点小小的波折,最终还是顺利地完成了任务。

2001年1月10日,我国又发射了神舟二号飞船,这一次同样是无人飞船。到了2002年的神舟三号和神舟四号飞船,我国采用了搭载模拟人的方式进行了测试,同样比较顺利。

接下来,就是众所周知的2003年的神舟五号载人飞船了,杨利伟成为了我国第一位登上太空的航天员,创造了中国的历史,我国也成为了世界上第三个能够独自将人类送上太空的国家。

一直到2016年神舟十一号完成任务,我国的载人工程暂时告一段落,因为接下来,我国就要建设自己的空间站了。

2021年,我国发射了空间站的天和核心舱,随后神舟十二号乘组入驻。如今,我们的神舟系列载人飞船已经发射了十六艘,任务成功率百分之百,可以说是世界上最可靠的载人飞船之一。

既然如此,为什么我国还要研制新的载人飞船呢?因为现有的飞船已经比较落后了,无法满足未来的航天需求。这件事还要从神舟飞船的结构说起。

神舟系列载人飞船采用的是三舱一段结构,三舱指的是返回舱、轨道舱和推进舱,一段指的是附加段。

只看名字的话,你可能以为航天员只有在返回地表时才会使用返回舱。其实它还有一个名字,叫“座舱”,或者说得通俗一点,就是航天员的“驾驶室”。也就是说,航天员往返太空的过程中,都需要栖身于返回舱内。

轨道舱又叫太空舱,当载人飞船进入轨道后,航天员就要在这里工作和生活了。这里就相当于迷你的空间站,储备着航天员的食品、饮水以及各种生活装备,还有空间应用和科学试验用的仪器设备。

推进舱又叫仪器舱、设备舱,内部包含着发动机和推进剂,还有电源、环境控制以及通信等系统的设备。我们在载人飞船尾部看到的带有太阳翼的部分,就是推进舱。推进舱可以帮助飞船调整姿态和轨道,提供制动减速所需的动力,帮助飞船完成使命。

有人已经注意到:既然轨道舱和返回舱都有加压空间,为何还要分成两个不同的舱段呢?

事实上,神舟系列飞船的三舱式构型,在最初设计时参考了苏联的联盟号飞船,后者也是三舱构型。

当时,苏联是为了登月任务设计这个型号的载人飞船的,为了降低研制的难度,他们不得不设计了比较小的返回舱。我们的神舟飞船返回舱和联盟号一样都是钟型的,这种设计的好处之一就是尽可能地增加内部容积。即便如此,该容积的增加幅度也非常有限。这么小的空间,最多能支持近地轨道任务,载人登月可就差远了。

既然一节“车厢”不够用,前苏联索性再加一节“车厢”,这就是轨道舱。多了一个舱段,载人飞船的加压空间就大幅提升了,解决了空间不足的难题。虽然后来苏联放弃了载人登月的计划,轨道舱的设计似乎就没有必要了。但轨道舱的空间大幅提高了航天员的舒适度,因此被保留了下来。

随着各项技术的发展,大直径的返回舱的难度大大降低,内部的空间得到了大幅提升。除了返回舱之外,轨道舱和推进舱则消失了,取而代之的是一个单独的服务舱,也就是两舱式构型。不论是NASA的猎户座飞船,Space X公司的载人龙飞船还是俄罗斯研制的联邦号飞船,都是这样的。

除了构型之外,世界上最先进的载人飞船还朝着可重复使用的方向发展。新的返回舱所具备的高耐热性能,也将使其大部分功能都可以重复使用,大幅降低载人航天的成本。

更牛的是,新一代飞船不仅可以载人,还能够运货,充当货运飞船。我们现有的天舟货运飞船虽然也很强大,但不具备下行能力,也就是说,它不擅长将空间站内的垃圾带回地球进行销毁。

在这种趋势下,我国自然也不可能落后,于是也展开了两舱式新型载人飞船的研制。早在2016年长征七号火箭首飞时,新一代多用途飞船的缩比返回舱就是其主载荷。

根据中国载人航天工程副总设计师杨利伟的介绍,我国最近已经对新一代载人飞船进行了试验,结果“很成功”。预计在2027年或者2028年,该飞船就可以进行首次飞行了。新的载人飞船需要配备新的火箭,但届时我国的最新火箭可能尚未研制成功,因此首飞很有可能仍然是搭乘长征七号运载火箭。

此前还有报道称,我们的新一代载人飞船有近地版和登月版两种不同的形态,简直是无所不能的变形金刚。其中,近地版的重量约为14吨,这几乎就是长征七号的运载极限。登月版需要更大的服务舱和更多的推进剂,重量达到了20吨。长征七号无法完成这样的任务,届时我们的新一代载人运载火箭将会问世,那就是长征十号。

长征十号的地月转移轨道运载能力可以达到27吨,承担这项任务绰绰有余,并为新一代载人飞船提供了进一步发挥的空间。和现在的神舟飞船相比,未来的载人飞船能乘坐6到7人,在轨停靠空间站的时间也从半年增加到2至3年,可以满足更艰难的近地轨道空间站和深空载人任务需求。

另一方面,新一代飞船的上行货运能力可达4吨,虽然这一点略逊于天舟飞船,但下行货运能力也可以达到2.5吨。随着我国空间站任务的多样化和深入,这样的功能也是必不可少的。

最近不论是关于新一代火箭还是整个登月计划的消息,都被频频放出,可见我国在这项伟业上的进展还是相当喜人的。预计在2030年,咱们中国人就要把脚印留在月球表面了。2033年,我们还有望展开月球科研站的建设。

尽管世界第一航天强国美国在载人登月方面比我们早,但论及最先建立“月球基地”,他们恐怕就要落后于我们了。

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