中国航天又迎来了里程碑时刻,事关中国载人登月计划!2月11日11时许,中国的梦舟载人飞船进行了载人飞行之前最为关键的试验——最大动压逃逸飞行试验。与此同时,长征十号运载火箭也同步进行了首次回收技术验证。
长征十号火箭在文昌发射场点火发射升空,到达一定高度后,梦舟飞船成功在空中分离!最终,长征十号火箭低空演示验证与梦舟飞船最大动压逃逸飞行试验取得成功!
按照计划,我国将在2030年之前把我们的航天员送上月球表面,实现中国人登月的伟大梦想!要用于执行载人登月任务的火箭正是长征十号,用于登月的飞船则是登月版的梦舟Y飞船。可以说,这次梦舟飞船和长征十号的联合测试极为重要,这是中国迈向载人登月的关键一步。
此前,梦舟飞船和长征十号火箭都已经各自进行了相关测试。梦舟飞船在去年成功进行了零高度逃逸飞行试验,测试了飞船安全性能。长征十号火箭在去年先后进行过两次系留点火试验,通过原地点火测试了火箭发动机的性能。
这一次,梦舟飞船要进行更为关键,也是决定飞船能否用于载人的最严苛测试,即最大动压逃逸飞行测试。那么,最大动压是什么意思呢?为什么说这是火箭发射阶段最危险的时刻?
当火箭升空时,随着速度变得越来越快,火箭与空气发生越来越剧烈的摩擦,气动效应越来越强烈。但随着高度的升高,地球大气层变得越来越稀薄,这又会使火箭与空气发生的气动作用变得越来越弱。
因此,当火箭飞到某一个高度时,就会出现火箭所承受的气动力载荷最大的情况,这就是最大动压(Max-Q)。此时,火箭结构受力情况最复杂,气动扰动最剧烈,控制系统最紧张。
在火箭发射阶段,一旦火箭出现故障,飞船顶部的逃逸塔需要在最短时间内带着飞船脱离火箭,确保飞船内航天员生命安全。如果只在低速、低动压状态测试飞船的逃逸系统是不够的,真正要让飞船走向载人,就需要覆盖最严苛工况,在最大动压下进行逃逸测试。
在最大动压时,火箭的速度已加速到数马赫,一旦火箭此时出现故障,比如火箭结构故障、发动机失效、控制失稳,逃逸系统需在毫秒级的时间内作出响应,瞬间把飞船带离火箭。
最大动压逃逸测试验证的是:逃逸发动机能否在强气动载荷下稳定点火,飞船姿态控制系统能否在强扰动中保持稳定,分离系统能否在复杂气流中顺利脱离火箭,返回系统能否按预定轨迹安全降落。总得来说,这是在检验整套载人系统的“极限生存能力”。
另一方面,长征十号是中国未来载人登月主力运载火箭。它已经完成两次关键的地面试验,这一次要进行的是低空飞行试验,但不进入轨道。同时,还要开展一级火箭回收技术验证。
长征十号的低空飞行试验的目的不是“飞多高”,而是验证:姿态控制算法,可重复使用控制逻辑,推力矢量控制精度,回收段飞行稳定性。这是首次进行5米级火箭回收技术验证,其意义重大。
在这次梦舟飞船和长征十号火箭的联合测试中,有航天知情人士推测,根据火箭溅落海域禁航区中心到发射塔相距365公里,可以估算出此次梦舟飞船在升空1分多钟后,模拟最大动压逃逸,此时高度估计约为10公里,其最大飞行高度在20公里左右,长征十号火箭的最大飞行高度则估计为100公里。
值得注意的是,长征十号火箭上配备了栅格舵和回收钩,这表明火箭要开展相关回收试验技术验证。最后,长征十号火箭在海面上进行悬停试验,网系回收船“领航者号”就在边上等待,这次没有进行回收,而是安全溅落于预定海域。
从现场画面可以看到,长十火箭在海面上的姿态看起来十分稳定,相信未来就能通过网系回收场进行回收。
中国的载人登月需要进行两次发射,一次用长征十号火箭把揽月着陆器送入月球轨道,另一次再把航天员乘坐的梦舟Y飞船送入月球轨道。然后,两者在月球轨道对接,航天员驾驶着陆器登陆月球。完成登月任务后,航天员将乘坐上升器离开月表,进入轨道对接梦舟Y飞船,最后乘坐梦舟返回地球。
中国不仅要实现载人登月,而且还要计划在月球上建立永久性基地,在未来实现有人长期驻留月球。因此,在中国人通往月球的道路上,此次梦舟飞船和长征十号火箭的成功联合测试是极为关键的一步。
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