长征五号开启中国航天第三步!首个柔性充气式货物返回舱出现异常

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(长征五号B火箭发射成功 , 长五B近地轨道运载能力达到22吨 , 是中国乃至亚洲近地轨道运输能力最强的火箭)
在全球主要国家都因为新型冠状病毒蔓延忙得焦头烂额之际 , 中国率先控制了疫情 , 并开始全面复工复产 , 也许是为了给中国和全世界鼓劲 , 中国航天再次取得重大进展 。 近日 , 中国载人航天工程重要项目 , 长征五号B火箭成功发射 。 这次发射是长征五号B火箭的第一次发射 , 长征五号B火箭是中国新一代重型火箭长征五号家族中的最重要成员之一 , 也是第二个露面的型号 。 长征五号B火箭主要承担大吨位近地轨道货物运输任务 , 其近地轨道货物最大运输能力达到22吨 , 是目前中国乃至亚洲国家独立研发制造的近地轨道货物运输能力最强的火箭 。 值得一提的是 , 此次发射还试验了中国新一代载人飞船和首个柔性充气式货物返回舱试验舱 , 相比于早期的神舟号飞船 , 新的飞船载员人数提高一倍有余 。

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(长五B火箭是长征五号火箭系列中的第二个火箭 , 主要承担大吨位近地轨道货物运输需求)
长征五号开启中国航天第三步
按照中国载人航天计划安排 , 在完全完成载人航天技术验证之后 , 中国载人航天将会向实用化发展 , 也就是在近地轨道建立一个大型有人空间站 。 根据目前世界近地轨道有人空间站的发射使用安排 , 中国即将开始发射的大型有人空间站在完成之后 , 将成为目前世界唯一的近地轨道大型有人空间站 。

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(长征五号火箭)
近地轨道有人空间站是冷战时期出现的一种全新的空间探索项目 , 这个项目对人类空间探索技术的推进作用非常明显 , 中国自然也非常希望参与这个项目 。 但是 , 受一些国家根深蒂固的极端狭隘对抗思维影响 , 中国参与国际空间站项目的努力受到很大限制 。 实际上 , 一些别有用心的国家已经完全堵死了中国参与国际空间站项目的路径 。 在这样的背景下 , 从来都不会被困难吓倒的中国人开启了完全自主的、中国有人大型空间站项目 , 并且公开宣布欢迎其他国家参与 。
根据中国航天此前的计划安排 , 在本世纪初期 , 中国独立完成载人航天技术验证 , 有计划的多次用中国火箭、中国载人飞船将中国航天员送上太空 。 随后 , 中国又开展了空间试验舱中国航天员短期驻留试验 , 也都取得了成功 。 而在这些成功试验的基础上 , 中国航天开始接近真正的目标 , 中国国际空间站 。

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(长征五号此次发射运输主体是国产新一代载人飞船 , 相比于上一代的神舟飞船 , 新的飞船载人能力提升一倍以上)
大型近地轨道有人空间站的建设 , 我国传统的火箭是很难支撑的 , 国产传统火箭的运载能力也达不到空间站建设所需的运输需求 。 而为此 , 中国就开始研发新一代的运载火箭 , 其中最重要的、承担空间站大型组件运输任务的长征五号火箭和承担货运飞船运输任务的长征七号火箭很快就研发成功 , 并投入使用 。 近期的长征五号B型火箭就将会主要承担中国国际空间站大型分段的运输任务 , 中国国际空间站将会由多个大型舱段组成 , 由中国火箭发射 , 在近地轨道完成组装 。

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(此次发射还包括我国首个柔性充气式货物返回舱试验舱)
新一代的载人飞船
此次的长征五号B火箭发射 , 主要的目的就是检验新一代国产载人飞船的性能 。 载人飞船是航天员天地往返运输的最重要装备之一 , 另一个和载人飞船齐名的是美国研发的航天飞机 , 两者主要定位都是航天员天地往返工具 。 中国在本世纪前后就完全独立自主研发出国产的神舟载人飞船 , 中国神舟号飞船采用三舱一段设计 , 由返回舱、轨道舱、推进舱和附加段构成 , 由13个分系统组成神舟号飞船 。 中国神舟载人飞船与国外第三代飞船相比 , 具有起点高、具备留轨利用能力等特点 , 神舟飞船的可靠性水平也非常高 , 是目前世界最成功、最成熟的载人飞船之一 。 只不过 , 受我国当时火箭技术 , 尤其是尺寸的限制 , 神舟号飞船的航天员搭载人数也受到极大影响 , 神舟号飞船一般只能搭载3名航天员 , 这一点在我国国际空间站建立之后 , 明显会是一个问题 。

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(图中黄色为正在脱离的柔性充气式货物返回舱试验舱)
实际上 , 对于中国第一款载人飞船神舟号受尺寸限制导致的载员人数较少问题 , 中国航天人早就有清醒的认识 , 在当时 , 中国航天人也找到了解决这个问题的思路 , 那就是发展尺寸更大 , 运载能力更强的新一代大型火箭 。 主要承担大型空间站部件和大型新一代飞船发射任务的长征五号火箭、和主要承担空间站货运飞船发射任务的长征七号火箭代表的中国新一代大型火箭 , 就是中国航天人解决上述问题的努力结果 。 近期发射的长征五号B型火箭就携带一个国产最新的载人飞船 , 新飞船采用返回舱和服务舱两舱段构型 , 全长近9米 , 远超上一代的神舟号载人飞船 , 神舟号飞船的轨道舱只有2.8米 , 返回舱也只有2.0米 , 即便再加上推进器的3.05米 , 也不及新一代飞船 。 而且 , 新旧两款飞船最大的差别还有宽度尺寸 , 也就是直径 。

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(中国空间货物运输舱主要由长征七号负责 , 2017年长征七号搭载天舟一号升空 , 近日长征五号的测试很可能包括很多新技术)
中国上一代载人飞船神舟号的直径 , 轨道舱最大直径2.27米 , 返回舱不包括返回过程中必须的隔热层 , 直径2.4米 , 而最新的中国新一代载人飞船直径直接达到4.5米 。 在这样的尺寸影响下 , 中国新一代载人飞船的航天员搭载人数就迅速提高到6-7人 , 超过上一代的神舟飞船一倍还要多 。 而国产新一代载人飞船的性能之所以能够大幅提升 , 自然也是因为新一代火箭的性能 , 中国新一代载人飞船最大重量超过20吨 , 而承担新飞船发射任务的就是长征五号B火箭 。 长征五号B运载火箭原本就是专门为载人航天工程空间站建设研制的一型新型运载火箭 , 这款火箭是大型液体运载火箭 , 一级半火箭结构 , 芯级采用5米直径 , 捆绑4个3.35米直径的助推器 , 全长约53.66米 , 起飞质量约849吨 , 起飞推力约1068吨 , 近地轨道运载能力22吨级 。

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(首个柔性充气式货物返回舱试验舱脱离飞船之后运作步骤)
首个柔性充气式货物返回舱试验舱——问题是因为承担了太多新技术的验证工作
此次发射的长征五号B运载火箭 , 除了搭载国产新一代载人飞船之外 , 还搭载了我国首个柔性充气式货物返回舱试验舱 , 但是 , 这个实验舱在降落过程中很可能出现了一些问题 , 只不过这些问题也是必然的 。
需要说明的一点是 , 货运飞船也是国际空间站建设运行的最重要组件之一 , 载人飞船运输的是航天员 , 而航天员工作和生活必须的物资则由专用的货运飞船负责 。 中国计划主要承担货运飞船发射任务的是长征七号火箭 , 早在2017年 , 中国航天已经试验了国产的货运飞船也就是天舟一号 , 天舟一号当时由长征七号火箭发射升空 , 整个测试非常成功 , 借助2017年的试验 , 中国已经基本掌握国际空间站货运飞船技术 。 而此次国产首个柔性充气式货物返回舱试验舱的问题 , 则是因为我们有了更高的目标 , 新的柔性充气式货物返回舱试验舱很可能应用了太多我国航天最新的技术 。

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(首个柔性充气式货物返回舱试验舱脱离飞船之后柔性充气式装置打开状态)
和以往我国载人飞船返回地球不同 , 此次的柔性充气式货物返回舱试验舱在返回过程中并没有使用超大型航天降落伞 , 而是采用了一个柔性充气式缓冲装置 , 这个装置在此前中国航天项目中从未出现 。 而且 , 这个国产的柔性充气式货物返回舱试验舱很可能还有其他的试验项目 , 比如重复使用技术验证 。 重复使用技术是近几年航天技术中出现的一个新的理念新的技术 , 未来应用前景非常广阔 , 中国和美国航天都在深度研究探索这项技术 。

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(首个柔性充气式货物返回舱试验舱脱离飞船之后柔性充气式装置打开状态)
只不过 , 和所有的新技术一样 , 新的可重复使用航天器技术的研发应用难度也明显较大 。 而此次国产首个柔性充气式货物返回舱试验舱出现的问题 , 也极有可能和这项技术 , 以及其他新的技术验证有关 。
【长征五号开启中国航天第三步!首个柔性充气式货物返回舱出现异常】因此来说 , 长征五号B火箭和携带的新一代载人飞船、首个柔性充气式货物返回舱试验舱都是中国航天快速发展的标志 , 都是中国航天崛起的标志 , 其中的部分问题也只是因为中国航天人有了更高的目标 。 而这些新的更高的目标 , 也将会带领中国航天走向更高的地位 。 (CMN)
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