载人登月:新飞船太空打水漂!返回舱一身焦黑落地,率先打响载人登月开头炮( 二 )


服务舱底部配置有4台2500N轨控发动机
服务舱主动力系统在此次任务中主要担负7次轨道提升变轨动力 , 5月8日12时21分 , 航天飞行控制中心向试验船发出返回指令 , 整船制动后 , 服务舱与返回舱于13时33分成功分离 , 在这一过程中服务舱20台姿态控制发动机为返回舱返回地球建立了初始航向 。
新飞船返回舱与服务舱分离
值得一提的是新飞船返回舱配置有新一代无毒HAN基单组元发动机 , 目前主流火箭发动机有液氧煤油发动机、液氢液氧发动机、液氧甲烷发动机 , 它们都属于无毒无污染环境友好型发动机 , 传统的偏二甲肼类发动机由于有剧毒、强致癌、强污染、易燃易爆等非友好属性 , 但是偏二甲肼类燃料属于常温推进剂 , 有易储存优势 , 是弹道导弹以及在轨航天器的主要动力燃料 , 例如SpaceX公司载人龙飞船的超级天龙座发动机依旧使用偏二甲肼类燃料 。
新一代飞船返回舱应用无毒HAN推进技术
为了克服偏二甲肼类发动机的一系列劣势 , 航天科技六院801所前置布局通过多年攻关努力在新一代HAN基单组元无毒发动机领域后来居上 , 于2018年进行了在轨验证 , 使我国成为HAN基单组元燃料发动机领域的领先者 。
早在HAN基发动机进行在轨验证之前801所就已于2016年6月开始着手进行新一代载人飞船返回舱HAN基推进系统方案设计 , 而且直接进入正样飞行产品研制 , 并于2018年年初交付了推进系统模块产品 。
新飞船着陆于东风着陆场预定区域
新一代载人飞船试验船此次发射的主要任务就是验证第二宇宙速度再入返回能力 , 为载人登月任务实施奠定装备性能基础 , 但这并非我国首次进行第二宇宙速度再入任务 。
五年多前嫦娥五号T1任务中我们就已经掌握第二宇宙速度再入返回能力 , 当时这艘月球任务飞船以大椭圆轨道绕到月球背面 , 尔后T1飞船返回舱在服务舱助力下进入月地返回轨道 。 该型返回舱采用类似神舟飞船返回舱的钟形布局 , 再入大气层时使用跳跃式弹道 , 通过二次再入大气减速 , 一个形象的比喻就是“太空打水漂” 。
嫦娥五号T1返回舱
两个月前笔者就预判新一代载人飞船试验船返回舱也会采用类似嫦娥五号T1返回舱的跳跃式弹道 , 事实证明我的这一预判准确无误 。
两个月前预判新飞船采用跳跃式弹道返回
跳跃式弹道需要返回舱二次再入大气层 , 第一次再入飞船下降至指定速度后 , 返回舱在强大的弓形激波作用下被反推至大气层外 , 尔后二次再入 , 此时的速度与近地轨道再入返回速度已相差无几 。
官方公开的新飞船跳跃式弹道
新飞船返回舱采用倒锥形布局比嫦娥五号T1飞船的钟形返回舱大幅增加了升阻比 , 机动能力更强 , 更有利于进行跳跃式弹道再入返回 , 也有助于提高返回舱落点精度 。
不同于神舟飞船返回舱金属结构与防热材料一体成型工艺 , 新飞船采用可拆卸隔热瓦设计 , 隔热性能是神舟返回舱的3倍 , 返回地球后通过更换隔热瓦即可实现重复使用 , 降低飞船长期运营成本 。
可拆卸隔热瓦
新飞船返回舱顶部是可展开式机构 , 里面可以包裹空间交会对接机构 , 有隔热结构保护也可以重复使用 。 以往神舟飞船对接机构安装在轨道舱上 , 返回舱返回地球后对接机构无法重复使用 。
返回舱顶部为可展开重复使用对接机构
经过二次再入的新飞船返回舱还不能高枕无忧 , 接下来它还将验证群伞降落与气囊缓冲着陆技术 , 神舟返回舱只有一枚1200平方米减速伞 , 而新飞船由于再入重量是神舟飞船的三倍 , 因此需要更大面积的减速伞 , 而减速伞难以无限放大 , 因此配置有三枚760平方米减速伞 , 也被称为“群伞减速” 。
群伞高空投放试验
早在四年多前航天科技五院508所在北疆地区完成了我国首次特大群伞试验 , 群伞在提供更小降落速度的同时也提高了安全性 , 即便有一枚减速伞没有打开也不会构成致命后果 。