技不如人?中美飞船同日返回,为何中国只有一个伞,美国却有四个

沈嫣然 2024-05-07 19:07:20

前言

2024年4月30日,神舟十七号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。

北京跟踪与通信技术研究所副研究员李瑭评价,这次返回任务可以说是“过程完美、结果圆满”。

信源:《欢迎回家!神舟十七号载人飞行任务取得圆满成功》——中国航天报 2024-5-1

同日,美国的“龙”货运飞船也成功返回地球,飞船降落在佛罗里达州附近海域。

如果你看过两方的视频记录就会发现,美国的“龙”货运飞船降落用了四个降落伞,而我国神舟十七号只用了一个。

难道真的是我国技不如人?

并非技不如人

中美飞船返程所用降落伞数量不同并非中方技不如人,实际上跟两边不同的着陆环境有关。

美国“龙”货运飞船着陆地点选择的是海平面,而神舟十七的着陆地点选择的是陆地。

海平面需要的是更加稳定的着陆以方便海上救援,因此需要群伞降落来保证美国“龙”这种比神舟十七重三倍多的飞船的快速减速。

群伞设计最大的问题是会互相干扰、缠绕,但在海上环境来说,单伞想要实现巨大飞船降落所需要的更大单伞反而会影响回收和救援强度。

陆地着陆就不一样了,本来神舟十七号就比较轻,而早在神舟五号任务中,着陆场系统就已经相当完善了,做到了舱落人到,前后不超过半分钟。

信源:《各国着陆场为何各不相同?》——荆楚网 2005-10-17

用个群伞系统这种容易互相干扰缠绕的设计来搭配早就用新单伞降技术解决着陆问题的中国航空,实在是没必要。

而且,着陆环境的选择看的是国家在哪种环境下更方便着陆后的回收与应急措施。

美国东西两岸均濒临大洋,所以美国载人飞船大多选择海上着陆。

中国则是基于经济与安全考虑,选择了陆上着陆。

飞船在陆上着陆对飞船结构设计要求相对简单,在水密性、供电等方面要求较低。

航天员在陆上等待救援的舒适性和安全性远比在海上要高,陆上救援的投入也要比海上救援的投入小。

信源:《我国载人航天着陆场为什么选在陆上?》——中国航天科普网官方微博 2020-3-19

所以中国选择陆地着陆也十分合理,没必要选择挑战性高的海上来选个群伞设计这种虽然速度上更稳定但安全上更容易出事的方案,单伞降陆地着陆就够了。

如果你想问中国飞船能不能做到群伞降落,实际上是能的。

2021年的第十三届珠海航展上就展示了中国航天科技集团五院的群伞降落着陆系统。

其技术在2020年5月8日由长征五号B运载火箭着陆时使用,降落伞为三顶红白巨大降落伞,各自挂着一个锥形钝头的金属物体,火箭顺利返回预定着陆场。

所以中国是有这项技术的,只是考量之下没有使用而已。

信源:《中国科学家在国际上首次实现原子级石墨烯可控折叠》——二次元的中科院物理所 2019-9-6

降落伞在飞船伤的作用

在讨论两国技术之后,我们需要了解降落伞在飞船返程时起到的作用。

如果返回舱没有安装降落伞,后果将不堪设想。

1986年美国挑战者号就因此发生了悲剧,当时挑战者号的航天飞机发生爆炸,但其实乘员舱并没有受到太大的损坏,航天员也有机会生还。

可乘员舱没安装降落伞,导致下降过程中没有任何缓冲物体或减速装置,挑战者号在高速撞击海平面后瞬间解体,造成航天员全部遇难。

那问题来了,返回舱安全返回地面就只能靠降落伞?

没有其他办法吗?

实际上是有其他办法的,美国SpaceX公司研制的飞船曾经过探讨下根据理论试图全程利用火箭反推着陆,方法可行性是存在的。

但在综合考虑投入成本与实际效果的对比还有安全性之后,他们决定:既然这种新方法花的钱更多还不一定保证效果好或者安全性高,那还是换更经济更安全的降落伞吧。

信源:《珠海航展|新一代载人飞船这样回家,回收着陆系统首次亮相》——环球网 2021-9-29

神舟系列返程用降落伞独特的设计

飞船降落伞的外形和人们日常用的雨伞相似,都是利用气动阻力减速,两者主要的区别在于返回舱降落伞系统更复杂,

科研人员精心挑选了高强度芳纶纤维来制作伞衣和伞绳,让它薄如蝉翼却异常结实,并且经过特殊的耐热处理,可以承受400摄氏度的高温,防止降落伞被返回舱与大气层摩擦产生的热量烧坏。

信源:《百公里自由空间高精度时间频率传递》——共青团中央 2022-10-6

神舟飞船的主伞有96根50米长的伞绳,根数多、长度长,很容易出现缠绕现象。

一旦控制不好,就有可能导致降落伞开伞失败,甚至使整个飞船坠毁,科研人员与技术人员们的心血将化为乌有,航天员也将丧失宝贵的生命,国家也将受到巨大损失。

所以这一关必须要过。

为确保这90多根伞绳互不缠绕,科研人员用梳绳夹等专用工具将伞绳按照编号顺序依次排列进梳绳夹内,然后手持12根一组的梳绳夹在近50米的距离走数个来回,把它们从头理到尾。

将伞衣折叠好装填进伞包时,既要均匀有序,又要充实饱满、不留空隙。

力度的控制全靠操作人员的双手,力度过小伞衣装不进去,力度过大就有可能损坏伞衣,所以只能反复练习,最终掌握合适的力度。

而要将伞衣、伞绳、连接吊带等部件全部压进伞包内,只靠人力是不够的,还需要借助压力包伞机进行辅助操作。

把所有部件装填进伞包后,还需要将伞包的口封住,也叫“封包”。

封包可不是我们平常在包里装好东西然后直接拉上拉锁密封好。

伞衣伞绳是在压力包伞机的巨大压力下塞进伞包内部的,当压力撤除,伞衣伞绳会随压力减小而膨胀。

要把这些大家伙彻底封进伞包中既要看准时机,还需要不小的力气,毕竟我们的降落伞材料虽轻但总体还是有200多斤重。

降落伞在飞船返程时的工作方式

神舟系列着陆时我们看到的降落伞虽然只有一个,但实际上从太空回到地球实际上需要三种降落伞形成系统才能顺利完成着陆。

以神舟十一为例,飞船返回舱在返回过程中,伞舱盖弹开后,约1秒左右引导伞展开,将帮助牵引减速伞。

随后,减速伞拉出,它能够将返回舱速度由200多米/秒减至100米/秒左右。

返回舱再入大气层,闯过热障难关,下降到距离地面10公里高度时,虽然速度已经在大气阻力作用下大大降低,但仍达到200米/秒左右,这就需要降落伞来完成最后减速。

飞船降落伞不仅可以降低返回舱的下降速度,还能保证它的下降姿态稳定。

降落伞在中低空打开后,将返回舱从比高铁还快的速度减至到普通人跑步的速度,让航天员安全着陆回家。

结语

尽管我国航天相较于美国还是有些差距,但也没必要看到差异就认为是中国不行。

我国在国际上的地位随着国力与日俱增,其中技术提升与创新是提升国力极为重要的一环。

而这些技术提升背后是技术人员和国家齐发力双相奔赴的结果。

中国早已摘下了工业皇冠上的不少明珠,甚至开创性地做成了不少新技术,比如用二氧化碳合成淀粉、原子级石墨烯可控折叠、百公里自由空间高精度时间频率传递等国际首次实现的技术。

即使是国际在技术上卡我们的脖子,我们的科学家也盯着压力实现了诸多突破,我们拥有的不怕努力、愿意为国效劳的国士们正让中国以大踏步的形式逐渐接近美国。

终有一天,我们将与美国在赛道上处于同一水平线。

0 阅读:402