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瀚海狼山:惊心动魄!细说新载人飞船再入大气层!|2020-05-12

55日下午6点,长征5B大型运载火箭,仅仅用了485秒,就把整体接近20吨的新飞船,包括整个服务舱和前面的返回舱,用一级半一次性送入了轨道近地点162公里,远地点377公里的九十分钟轨道。这个轨道和比他轻得多的神舟飞船的轨道差不多,甚至近地点还更低一些。但是新飞船的试验船要探索的是从月球甚至是从火星以第二宇宙速度返回地球的技术,因此就不能像神舟飞船一样飞一个安安稳稳的高度大约350公里的近地圆轨道。而是在近地点不断的让服务舱发动机加速,这样新飞船试验船组合体的远地点就越来越高。而围绕地球每一圈的用时也越来越长,如果是近圆近地轨道,那么在飞行期间的60多个小时内,新飞船试验组合体要围绕地球飞40多圈,但是新飞船组合体这次实际只飞了8圈。

而实际上最终只加速了7圈就够了。本来要加速8圈,因为服务舱火箭性能好,计算准确,少加速了一圈。远地点已经在8000公里之上。这个8000公里的轨道高度还是很有意义的。这是1970年代以后的接近50年,人类发射的一个最高的载人飞行体。虽然这次没有载人,但是即使真的载人也问题不大。人类在阿波罗计划收官之后,基本就再也没有载人飞出过距离地表1000公里以上的高度。不论是神舟飞船、联盟飞船、各种载人空间站还是美国的航天飞机,基本都在距离地表500公里之内活动,也是为了让地球磁场屏蔽太空辐射。当然人类今后要开发外星,还是要做行星际飞行。因此各国的新飞船都在重新试验高轨道的飞行与返回任务。不过NSA的猎户座测试船只飞到了5000公里的远地点,就返回载入。

而新飞船这次直接打到了8000公里以上的高度,以超过33马赫的高速打水漂返回,技术比猎户座更先进,试验做的也更彻底。在实际操作中,新飞船在第8圈往地球方向下落的时候,整个飞船倒转,头部朝上尾部朝下,这样可以让服务舱的发动机全力开机反推。在一定时间段内把飞船的速度从极限值的超过11.2公里每秒,减速到9公里每秒。不过这个速度仍然远远高于7.9公里每秒的第一宇宙速度;甚至比TNT和黑索金这些强力炸药的爆速还要高!已经不能继续再纯粹靠反推火箭减速了。因为如果再纯粹靠火箭反推减速。那么返回舱里面将产生持续超过200秒的9G以上的超过载。即使身体强壮如航天员,这也是很危险的。那么有人问了。当年的阿波罗飞船是如何减速的。其实阿波罗飞船的返回过程长达40万公里以上。而这次新飞船的减速段不过8000公里,瀚海狼山(匈奴狼山)认为,这就像让一架飞机在普通的长跑道上缓慢减速和让一架舰载机在只有100多米的航母斜角甲板上拦阻减速一样,体验完全不一样。阿波罗飞船的减速路程更长,因此可以控制减速的极限过载。当然,阿波罗飞船也利用了大气层的二次减速效应。

新飞船这样超高速再入,在一定程度上,也是试验在未来的月球或者火星的探测任务中,万一减速失灵,能不能完全靠地球引力和上层大气的摩擦减速实现安全返回。因此是一次非常大胆的极限性试验。结果在实际再入过程中,新飞船的返回舱试验舱和服务舱分离后,仍然速度惊人。然后加大倾角直冲地面!最终冲到了距离地面只有60公里的极限高度!此时在强大的弓形激波下,被立即再次弹出了大气层!由于此时是在地球对太阳的阴影区,飞船外围的环境会在几分钟内,由几千摄氏度,瞬间降到负160度。这对材料要求极高。不过对新飞船返回舱的试验舱仍然如闲庭信步!此时打水漂被2次弹出大气层,真正的过载最大只有2G,比纯粹的靠服务舱火箭反推减速,未来的航天员要舒适的多。

当然,敢如此在数千度高温和只有不到100K的低温之下来去自由,关键还是防热技术超牛。如果没有这种金刚钻,怎么敢让洲际导弹的弹头也打水漂这种瓷器活?新载人飞船的返回舱已经使用了内外两层的防热防烧蚀技术。内胆可以连续重复使用十几次;外壳是一次用完就换。而超级大国的龙飞船和猎户座仍然是需要修修补补的防热陶瓷,看来还是没有接受当年航天飞机防热陶瓷失效造成惨烈后果的教训。因此新飞船的防热防低温技术领先了整整一代。被弹出大气层以后的新飞船返回舱试验舱,此时的高点回落速度已经在第一宇宙速度之内,和神州飞船的返回速度相近了。东风基地已遥遥在望!

 

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