长征七号搭载的缩比返回舱成功着陆
时间:2016-6-27 14:26 作者:蜡笔小林 浏览读取中…
        昨日(26日)下午,经过约20个小时在轨飞行后,作为长征七号运载火箭首飞载荷组合体里的其中一位“乘客”,多用途飞船缩比返回舱与其乘坐的“太空摆渡车”远征-1A成功分离,在东风着陆场降落。

  返回舱首次以弹道方式返回

  此次跟随长七火箭首飞的多用途飞船缩比返回舱属新一代载人飞船,是中国新一代载人飞船的首次试验飞行。

  缩比返回舱高约2.3米,最大外径2.6米,总质量约2.6吨,采用返回舱和过渡段的两舱构型。考虑节省科研经费,此次执行任务的返回舱是正式型的缩小版。

  着陆场系统副总设计师卞韩城在接受媒体采访时表示,在飞船返回阶段,返回舱首次以弹道方式返回——在长征七号上面级和返回舱组合体分离后,指挥控制中心不对返回舱进行控制,返回舱依靠分离时的速度和姿态返回着陆。

  专门配备首顶超音速稳定伞

  返回舱在此次再入飞行过程中采取了大底朝前、小头朝后的“仰卧”姿态,安装在头顶的主降落伞系统顺势迎风开伞。为增加可靠性,除主降落伞系统,科研人员还为返回舱专门配备了中国返回式航天器使用的首顶超音速稳定伞。

  充气张开的超音速稳定伞像一顶小黄帽。一旦返回舱出现“掉头”现象,“小黄帽”可凭借风力矫正返回舱的飞行姿态,从而保障主降落伞的正常工作。

  返回舱采用新型合金材料,为中国航天器的主结构上首次使用。和当前主流的航天器铝镁合金相比,它的强度更强、韧性更足。

  据介绍,多用途飞船缩比返回舱瞄准的是中国未来载人深空探测,全方位满足后续在轨服务应用以及低成本天地往返运输的使用需求。

  ■ 解读

  返回要求高 落点预报难

  专家解密“回家路”,落点范围是“神舟”的28倍

  据新华社电 昨日15时41分,搭乘长征七号升空的多用途缩比返回舱成功着陆。北京航天飞行控制中心轨道专家刘成军透露了返回舱返回过程中面临的诸多挑战。

  “除高速穿越稠密大气层时的高温灼烧、剧烈颠簸以及黑障,更大的挑战是多种因素交错影响造成的返回弹道偏差。刘成军说,万一再入大气层时偏差过大,可能就无法落到预定着陆区;如果测站不能及时捕捉到目标,地面搜救力量就无法开展搜救与回收。”

  刘成军说,这次任务中,“远征1A”是全程自主制导控制,也就是每一次调姿和控制完全自己计算决定。由于地面无法干预修正,再加上自主制导控制算法限制,火箭入轨偏差和“远征1A”每一次的自主控制误差无法完全消除,最终就有可能导致返回舱再入大气层时的误差较大。

  为有效解决误差问题,科技人员精确计算出返回制动点火前的轨道,并及时给“远征1A”注入导航修正参数,从而确保了精度要求。

  为提升后续航天员返回过程的安全性和舒适性,缩比返回舱采取了全新气动外形,这样空气的升力更大,航天员返回时承受的过载就会小很多。

  刘成军说,“全新的返回过程控制方式和气动特性,使得返回动力学计算模型更为复杂,想要精确计算返回舱的位置引导测站跟踪、准确预报落点引导搜救回收更加困难。这次返回的落点散布范围是以往神舟飞船返回舱的28倍。”

  ■ 对话

  长征七号总指挥王小军:

  未来中型运载火箭都可用长征七号来发射


  中国科技集团公司第一研究院,首任院长是“中国导弹之父”钱学森。1995年,26岁的河南平顶山小伙王小军从国防科学技术大学火箭发动机专业博士毕业后,进入了第一研究院。

  在随后的22年时间里,王小军把青春全部奉献给了热爱的航天事业,从一名航天新人,成长为了新一代运载火箭长征七号的总指挥。长征七号首飞成功后,他接受了记者的采访。

  可靠性、安全性最重要

  记者:长征七号设计的理念是什么?

  王小军:定位就是作为载人航天工程的运载火箭,可靠性、安全性是第一位的目标。以往我国火箭发动机可能测试1万多秒就发射,而长征七号测试了5万多秒,以保证高可靠性。

  作为新一代运载火箭,我们希望解决以往火箭长期存在的问题,即推进剂有毒有污染。同时,还要提高其性能,采用高性能的推进剂、发动机。我们采用煤油液氧推进剂,火箭的性能、运载能力得到了大幅提高。

  另外要有系列化的理念。要考虑满足各种任务的需求,如满足载货飞船、载人飞船,发射低纬、高纬卫星等任务。所以,长征七号是载人航天的一个型号,也是新一代运载火箭的基本型。它通过改型可以形成一个系列,满足各种各样的任务,未来中型运载火箭都可用它来发射。

  记者:长征七号的应用前景如何?

  王小军:非常广阔,比如可以发射载货飞船,下一步发射经可靠性验证后,也可以发射载人飞船。另外,在实际任务应用过程中,再增加一个氢氧三子级,就可以发射通讯卫星等高轨度卫星;增加一个上面级,可以发射太阳同步轨道气象卫星。

  长征七号载荷可大可小。现在低轨运载能力为13.5吨,通过减少22个助推器,把二级简化,达到运载能力减半的目的,发射其他有效载荷,这样就可以适应4吨到13吨的低轨运载,太阳同步轨道运载也能达到2吨到8吨,地球同步转移轨道运载能力可以到4吨到7吨。

  在未来的航天任务中,很大一部分的载荷任务都会在长征七号的有效载荷范围内。

  兼容性的检验最困难

  记者:研制中最大的困难和做的最多的工作是什么?

  王小军:最大困难是型号研制过程中,很多问题在地面上不太好验证。比如,长征七号第一次采用了助推器摆动控制技术,4台发动机同步参与摆动控制,这在以往型号中是没有过的。在研制过程中,要做大量的地面实验和分析来验证。

  力学环境、热学环境等不大好预估和模拟。长征七号起飞状态是6台发动机并联工作,它们在飞行过程中会面临什么样的力学、热学环境,我们在地面分别进行了试车,也进行了测量,但它们组合在一起是什么情况,我们做了大量分析,却无法进行试验。

  我们做了很多全箭震动试验、发动机摆动试验。虽然我们单个系统都做了大量的测试,但通过工艺系统把所有单元结合在一起之后,其兼容性也需要进行检验。比如增压输送系统和结构贮箱等系统联到一起后,能不能正常工作,就要通过动力系统试车进行验证。这也是型号研制过程中很重要的一项实验,综合性强、规模庞大,是研制过程中的重点,也是我担负总指挥压力感觉最大的一个方面。

  另外,长征七号采用了很多新的技术、新的材料、新的工艺,譬如新的防晒材料、新的隔热材料等,这些材料的应用都会带来很多新的难题。

  记者:长征七号对我国航天事业的意义是什么?

  王小军:长征七号是运载火箭跨代的型号,是全新一代的运载火箭,也是真正意义上专门为发射卫星全新研制的火箭,设计研制就是定位专为航天任务所用。

  长征七号火箭推进剂无毒无污染,可靠性、适用性强这些特点代表着未来航天发展的主流趋势,可以说,长征七号是一个跨代的型号,具有里程碑意义。据新华社
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