在2月11日,我国在文昌发射场进行了一项备受关注的飞行任务,发射了一枚长征十号火箭进行了低空演示验证,把梦舟载人飞船送到大约11公里的高度后,火箭和飞船进行分离,梦舟载人飞船按照程序完成伞降等过程,最后火箭、飞船返回舱都精准降落到预定海域,成功完成了梦舟载人飞船系统最大动压逃逸飞行试验。这一次飞行任务取得圆满成功,标志着我国自然月球探测工程的研制工作,又取得了重要阶段性的突破。
在实施这一次发射任务之前,网络上就有很多网友在传火箭在完成发射任务后要降落到网系回收海上平台。而实际上,在实施发射任务后,火箭继续飞行了470秒,在距离发射点大约360公里远的海域溅落,稳稳地降落到海里,并没有像之前网友所说的那样降到网系回收海上平台。
所以很多网友都表示长征十号火箭的回收“失败”,着陆过程中落“歪”了,没有降落到网系回收海上平台,一时间也是引起了很多网友的质疑。实际的情况不是这样的,是特意这样安排的。
作为新一代载人火箭、载人飞船,长征十号火箭、梦舟载人飞船之前都没有进行过这样的飞行试验,这是长征十号火箭的首次飞行试验,也是梦舟载人飞船的第一次最大动压逃逸试验。在这次试验中,飞船、火箭的表现都是非常完美的,都是精准降落到预定海域。至于网友们所说的火箭完成发射后没有降落到网系回收海上平台的问题,官方也给出了解释。
在这次发射试验中,火箭的预定着陆点本来就不是在网系回收海上平台的,而是考虑了回收成本等因素后,特意让火箭在网系回收海上平台附近的区域进行溅落。也就是说,火箭在网系回收海上平台附近降落,本来就是这样安排的,并不是火箭降落过程中出现误差才降落到旁边去了。
有一些网友说的可能也有一些道理,他们表示在第一次发射任务中,火箭各方面的性能还没试验出来,如果直接在网系回收海上平台降落,万一降落过程中出现问题,可能会导致网系回收海上平台受损。而选择在网系回收海上平台附近降落,这其实也说明了我们的火箭在哪里降落都可以,可以根据实际调整着陆点,这也是需要精度相当高才能做到的。
从官方公布的长征十号火箭发射、返航溅落的画面来看,火箭的飞行姿态是非常稳的,一气呵成,这表明这一款火箭一子级完全具备回收能力。在这一次试验成功后,后续的发射任务中,可能就会让火箭在网系回收海上平台着陆了。
毕竟,长征十号火箭是新研制的新一代火箭,采用了很多先进的技术,在人类历史上,火箭的发射、回收的过程本身就是存在很多风险的,特别是火箭的回收不会一蹴而就,需要我们一步一步去探索。试想一下,火箭发射到高空后,需要返回,精准降落到预定的位置,还要完好无损,可以比喻为从100米的高空中扔下一根笔,这一根笔要精准落到地面的笔筒里,而且笔尖还要完好无损。
火箭回收有多难?
当然,火箭的回收实际的情况肯定是比从高空中将一根笔精准扔到笔筒里更难。因为火箭回收不是简简单单的刹车降落,需要火箭在极端的环境下完成一系列的操作,才能实现安全着陆。
第一个就是要实现精确制导。这是没得说的,火箭发射到高空后返回时,速度会非常快,任何一个操作出现延误的话,都可能会导致落点出现比较大的偏差。
第二个就是精确控制。火箭一般都长达几十米,重达几十吨、上百吨甚至上千吨,这么巨大的火箭从高空中以很快的速度降落,怎么稳定它在空中下降时的姿态,不让它出现翻滚等情况,这很难。
第三个就是精确减速。火箭完成发射后返回,会在地球的重力作用下不断加速,如果没有进行减速的话,火箭直接就摔到地面或者大海里,不可能实现回收的。而在下降的过程中,又没法像载人飞船返回舱那样使用降落伞进行减速,毕竟火箭实在是太大、实在是太重了,降落伞没法让火箭安全着陆,这就需要使用火箭自身的发动机。
火箭在下降的时候,需要在合适的时间启动发动机进行减速,发动机启动的时间也是非常关键的,如果启动时间晚了,那还没完成减速就直接以比较快的速度落到地面或者海里了。发动机启动时间太早也不行,因为火箭的燃料不会很多,提前启动发动机,可能就会提前烧完燃料,最后可能也是“硬着陆”。
长征十号火箭返航时的情况大致是这样的:
长征十号的这次发射过程中主要任务之一就是帮助梦舟飞船完成最大动压逃逸飞行试验,在上升到大约11公里的时候,火箭、飞船的速度超过音速了,达到了上升段的最大动压时刻,梦舟飞船在接收到逃逸指令后就和火箭分离,完成后续的逃逸飞行试验。
当飞船离开火箭后,火箭继续向上飞行到预定的高度、速度后,就会关闭发动机,进入返回着陆阶段。而这个阶段也是非常复杂的,可以细分为滑行调姿段、动力减速段、气动减速段、着陆段。
第一个阶段就是滑行调姿段,火箭在关闭发动机后,还会保持惯性飞行,会无动力向上滑行一段距离,这个过程中火箭会不断调整姿态,由头部朝前至尾部朝前,以满足后续发动机点火的需要。当火箭上升到大约110公里的高度时,火箭就会展开四片栅格舵。
第二个阶段是动力减速段。在高空中,火箭会启动其中两台发动机进行减速,在初始的减速过程中,还需要修正火箭飞行位置和姿态,为下一阶段创造再入条件。
第三个阶段是发动机关机进入气动减速段。在进入大气层后,火箭可以借助空气及栅格舵气动力来减速,而且,火箭还会根据实际需要摆动栅格舵,来进一步修正火箭下降的姿态。
第四个阶段就着陆段,在下降的过程中,火箭会相继启动3台发动机,让火箭朝着预选的着陆点靠近。
当火箭的高度不断下降,强大的气流会吹起海面的水汽,距离海平面还有5米的时候,火箭就会实现准悬停,最后整个火箭溅落到海面。
从官方公布的画面中,我们就可以看到火箭从高空返回到在海面上方慢慢悬停最后溅落的画面,整个画面可以说是一气呵成,非常的完美。
现在长征十号火箭、梦舟载人飞船都完美完成了一次关键的飞行任务,取得圆满成功,后续,长征十号、梦舟飞船还会按照计划开展一系列的试验,包括发射飞船到太空去执行轨道级飞行任务。此前我们就已经宣布梦舟一号载人飞船将会在今年进行首飞,对接到中国空间站的,现在火箭、飞船都很顺利,估计很快就会进行首飞了。
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