科普大世界5伞花6气囊助力着陆!新一代载人飞船荣耀凯旋,已验证9项黑科技


_本文原题:5伞花6气囊助力着陆!新一代载人飞船荣耀凯旋 , 已验证9项黑科技
2020年5月8日13时49分 , 随长征五号B型火箭发射上天的我国新一代载人飞船试验船返回舱成功返回 , 降落在巴丹吉林沙漠四子王旗东风着陆场 , 首次真机试验任务宣告完成 , 这是我国载人航天工程中的又一重大成果 。

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13点45到50分之间时 , 新一代载人飞船试验船返回舱随着三朵巨大的红白 “伞花”在东风回收着陆场上从天而降 , 在降落伞的拖曳下 , 返回舱来回摇曳着缓缓向地面降落 , 6个避撞气囊在返回舱的底部打开 , 落地时起到了很好的缓冲作用 , 返回舱平稳着陆 , 返回过程一切顺利 , 也代表着新一代载人飞船的本次飞行试验任务圆满成功!

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与以前的神舟系列飞船相比 , 我国新一代载人飞船各方面数据和功能都强多了 , 新一代载人飞船尺寸更大、长达8.8米 , 为服务舱加返回舱两节结构 , 各有一个舱门 , 总重量近22吨;其容量更大 , 可以最多搭载7名航天员;技术更先进 , 智能化较高 , 自主性很;使用更经济更安全 , 它既可以载人也可以运货 , 功能相当于一辆客货两用车;而且还可以重复使用 , 每台大概可重复使用10次左右 , 基本与美国当年的航天飞机具有运输同种功能;不同的只是两者的返回方式 , 航天飞机采用滑翔式降落 , 而新一代载人飞船降落时采用“群伞+气囊”的着陆方式 , 从降落过程来看 , 试验船表现堪称完美 。

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那么我国这艘新一代载人飞船迟迟上天都验证了什么技术呢?有什么黑科技呢?具体来看至少要如下这些国际领先或先进的技术 , 值得我们关注和自豪!
1 , 单组元无毒发动机
在新一代载人飞船的在轨飞行阶段 , 其首次采用的国际上推力最大的单组元无毒发动机 , 该发动机特点是使用HAN 推进剂 , 具有无毒、无污染、低冰点、密度大、比重高和使用维护成本低等优点 。

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2 , 智能化自主轨控技术
新一代载人飞船升空在轨运行期间 , 需要发动机对其进行轨道调整和姿态控制 , 经历了7次变轨 , 每一次还都要进行姿态调整 , 这项技术很好的保持了飞船的三轴对地姿态以及变轨和制动期间的姿态稳定性;轨控发动机实现多次自主变轨 , 并成功执行返回制动 , 精准操控着试验船完成太空“智能”飞行 。

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3 , 时间触发以太网星载原型系统
可能不少朋友看到上面这个系统名字感到有点儿发懵 , 从本质上说它其实是一个高速局域网 , 科研人员在飞船上搭建了局域网链接将各个系统联通了起来 。 其速率达到了千兆网的水平 , 与当前主流局域网速率相比 , 其性能提升了1000倍 , 据报道来看 , 该系统在试验过程中完成了时钟同步、多源数据采样、高清图像传输等功能验证 , 实现了系统间数据的高速传输;这是我国首次开展该技术的空间试验 , 有着全球领先的功能 。
4 , 高效智能的综合电子系统
在试验船在轨运行过程中 , 试验船的状态保持 , 与地面之间的通讯操作 , 需要科学准确的电子系统处理 , 这套综合电子系统出色完成了整船总线管理、时间系统管理、数据存储、触点信号处理 , 以及热控管理等功能 , 让飞船的运行和返回更高效 。分页标题
5 , 准确智能的制导、导航和控制(GNC)系统
【科普大世界5伞花6气囊助力着陆!新一代载人飞船荣耀凯旋,已验证9项黑科技】新一代载人飞船的入轨和返回都离不开精确的制导和位置的导航与控制操作 , 为此五院502所GNC系统工程师们设计了新型预测-校正轨迹控制策略 , 这套系统能够根据飞船的当前飞行状态 , 准确判断与目的地的偏差 , 同时考虑任务的特殊要求 , 综合性调整飞船方向并决定后续飞行轨迹 , 进而精准地控制飞船准确飞行 。

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6 , 高强度防高温全新“铠甲”
当新一代载人飞船试验船返回舱再入集成的时候 , 由于极高的速度会和大气层发生摩擦烧蚀现象 , 这需要飞船的外壳具有高强度结构和防高温的功能 , 新一代载人飞船首次采用了新型防热结构与轻质材料 , 使得重量同比降低超过30%的基础上达到了极高的防热效率 , 不仅能承受住再入返回过程中上千度的高温烧蚀 , 保护了返回舱的安全 , 而且首次采用可拆卸更换设计 , 提高了可重复使用率 , 再次使用时只需要更换一套新的防热结构就可以了 。

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7 , “五伞系统”为降落保驾护航
新一代载人飞船采用了2具减速伞和3具巨型主降落伞 。 由于新船返回舱比神舟飞船返回舱更大更重 , 因此也需要更为强劲的减速装备 。 传统的单伞减速方案需要研制更大的降落伞 , 无论从安全保障还是在技术上 , 都不如直接使用增加降落伞数量的方式来为飞船减速 , 所以采用了3具与神舟飞船降落伞面积相当的降落伞 , 组成群伞系统完成飞船进入大气层后的空中减速 。 当返回舱进入大气层到达指定高度后 , 2具减速伞和3具主伞会依次打开 , 将返回舱的速度从“飞机飞行速度”降为“汽车市区行驶速度” 。

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8 , 六个气囊缓冲做到平稳软着陆
在返回舱落地之前 , 底部的6个气囊会迅速充气并打开 , 形成返回舱下面的保护垫 , 在返回舱到达地面时 , 气囊会首先接触地面 , 并承受返回舱的重量和降落压力 , 帮助舱体平稳“软着陆” , 保护里面的人员安全和舱体不受破坏 。

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9 , GNSS天线网络
该系统是帮助返回舱与地面取得联系的设备 。 返回舱降落到地面后 , 它的降落地点、搜救信号等都要通过该天线网络发送出去 , 相当于一台自主呼救设备 , 它也是为飞船降落时可能出现的意外情况而准备的 , 如果其没有降落到预定降落地 , 该功能将会发挥关键作用 。
上述的9项功能大都世界领先 , 不少属于新一代载人飞船独具的“黑科技” , 它们也代表着我国在载人航天事业上的新成就 , 期待在我国航天事业今后更创辉煌 。

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参考资料:
《中国青年网》5月8日文章《我国新一代载人飞船试验船成功返回!这些黑科技为它护航》
《环球时报》5月8日文章《我国新一代载人飞船试验船返回舱成功着陆》 分页标题