神舟十四號(hào)是“切傘失敗”嗎?深讀飛船著陸程序,或許有意而為之
神舟十四號(hào)著陸為什么沒有切傘?牽動(dòng)著航天迷們的心?;厥罩懺谳d人航天最后的步驟,也是載人航天成功與否的最終標(biāo)志。每一次神舟飛船返回地球,引導(dǎo)傘、減速傘、主傘以此打開,航天員們的安全才有了最好的保障。這一系列流程動(dòng)作背后,離不開508所飛船回收著陸分系統(tǒng)的持之以恒的夢(mèng)想和付出,為了讓飛船完美降落,他們奮斗了30年,并且不斷創(chuàng)新,挑戰(zhàn)極限。那么他們是如何做到了呢?神舟十四號(hào)真的是“切傘失敗”嗎?讓我們一起深度了解飛船著陸分系統(tǒng)。
神舟飛船回收著陸系統(tǒng)
飛船著陸總體來說要控制速度、溫度、精準(zhǔn)度三個(gè)方面,30年來,回收著陸分系統(tǒng)取得了重大技術(shù)進(jìn)步,實(shí)現(xiàn)了多個(gè)國內(nèi)首創(chuàng)。
覆蓋了分系統(tǒng)總體技術(shù)、降落傘減速與反推制動(dòng)結(jié)合技術(shù)、降落傘研制、自動(dòng)判別狀態(tài)選擇著陸程序、自行檢測(cè)故障自動(dòng)切換主備功能、高度控制方法控制開傘、空投試驗(yàn)技術(shù)、半實(shí)物仿真與可靠性評(píng)估等多個(gè)方面,創(chuàng)新引領(lǐng)航天器回收著陸技術(shù)發(fā)展。咱們著重說說控制速度方面的子系統(tǒng)。
咱們神舟飛船是由三個(gè)艙段組合而成,其中返回艙是是航天員生活和工作的區(qū)域,但是發(fā)射和返回時(shí),航天員們必須穿上艙內(nèi)航天服,并且束縛在航天座椅上,以減少過載和沖擊。
整個(gè)著落系統(tǒng)最為重要的部件:返回艙、降落傘、反推推進(jìn)系統(tǒng)
現(xiàn)役的返回艙呈“鐘型”,采用的是倒錐頭體結(jié)構(gòu),外觀尺寸為:2.5米*2.5米。拋出防熱大底后,重量為3噸左右。
座椅上方有2個(gè)艙室,分別為主傘艙和備傘艙,其中主傘面積1200平方米,備用傘760平方米,傘艙中安裝有攝像機(jī)和照明燈具。艙壁內(nèi)由控制儀表盤控制。艙體外殼由防熱層、隔熱層和承力結(jié)構(gòu)三部分組成。
當(dāng)飛船再入大氣層時(shí),耐高溫的防熱材料和燒蝕防熱大底,有效地保護(hù)艙內(nèi)航天員安全。此時(shí)的艙外溫度可以高達(dá)2000多度,是名副其實(shí)的火球。
整個(gè)防熱、隔熱系統(tǒng)研制十分艱辛,在這里就不展開來說,總之在其保護(hù)下,艙內(nèi)溫度始終在航天員舒適的范圍內(nèi)。
當(dāng)飛船經(jīng)過黑障區(qū)之后,在飛船外型的作用下已經(jīng)大規(guī)模減速,在高度15千米時(shí),速度維持在200米/秒。這時(shí)候如果不能減速,那么飛船硬著陸則不堪設(shè)想。
這時(shí)候接力棒就交給了神舟飛船的降落傘系統(tǒng)。
為此,508所不斷研究,從無到有,從進(jìn)口到全部國產(chǎn),研制出了1200平方米的超大降落傘。它是目前國內(nèi)面積最大、相對(duì)質(zhì)量最輕,開傘程序控制和加工包裝工藝最復(fù)雜,開傘動(dòng)壓包絡(luò)范圍最大的航天器降落傘,為我國載人航天任務(wù)作出了突出貢獻(xiàn),其中艱辛以后筆者撰文,專題來說。
當(dāng)飛船恢復(fù)通信后,此時(shí)距離地面還有10公里,多級(jí)開傘程序自動(dòng)啟動(dòng)。降落傘系統(tǒng)滿足以下條件:降落傘系統(tǒng)重量不大于200 kg,各級(jí)降落傘開傘過載不大于5 g,過載大于3.5 g的時(shí)間不大于0.5 s。
因此設(shè)計(jì)出降落傘系統(tǒng)由串聯(lián)式雙引導(dǎo)傘、減速傘和主傘三級(jí)傘組成 。
當(dāng)返回艙上的靜壓高度控制器測(cè)量出大氣壓力,判斷開傘的高度是否合適。如果合適,則控制器開始計(jì)時(shí),此時(shí)t=0秒,0.5秒后后,啟動(dòng)爆破螺栓,彈出傘艙蓋,引導(dǎo)傘和減速傘依次拉出。
等到減速傘完全張開,返回艙速度減至約180米/秒,引爆降落傘連接分離機(jī)構(gòu)上脫傘裝置,使得減速傘與返回艙分離。分離時(shí)拉出主傘,當(dāng)大傘完全張開后,此時(shí)飛船速度已經(jīng)降低至7-8米/秒。保證航天員了在低速狀態(tài)下平穩(wěn)下降。
等到主傘完全張滿后,返回艙呈單點(diǎn)吊掛狀態(tài)下降。此時(shí)引爆防熱大底,以便于減輕重量和暴露出反推發(fā)動(dòng)機(jī)用于降落反推工作。
緊接著垂直吊掛釋放器 ,讓主傘由單點(diǎn)吊掛變更為兩點(diǎn)垂直吊掛,返回艙呈垂直下降狀態(tài),為反推發(fā)動(dòng)機(jī)工作提供機(jī)會(huì)。同時(shí),艙內(nèi)座椅緩沖期提升,以便于降低沖擊力。
當(dāng)防熱大底拋出后,底部的伽馬高度控制器會(huì)判斷距離地面高度,在臨近地面1-2米時(shí),反推發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng),最終返回艙以1-4米/秒的速度著陸。
落地了也并非萬事大吉,主傘很可能會(huì)被風(fēng)吹起,拖曳返回艙在地面滑跑。之前有過測(cè)試,順風(fēng)情況下可滾動(dòng)七八千米。
為此,在落地瞬間,由航天員自行判斷是否啟動(dòng)主傘上的切割器將剪斷傘繩,讓主傘脫落,確保返回艙不會(huì)被拖走。
這次,我們看到神舟十四號(hào)沒有啟動(dòng)手動(dòng)切傘模式,說明是基于綜合判斷之后,無需按下切傘按鈕。加上此時(shí)航天員處于束縛狀態(tài),行動(dòng)有所不便。
事實(shí)上,為確保航天員的安全,自神舟九號(hào)起,飛船回收著陸系統(tǒng)就在程序脫傘模式基礎(chǔ)上,增加了航天員手動(dòng)脫傘模式,有效避免了著陸場(chǎng)環(huán)境對(duì)航天員的威脅。
那為什么不用自動(dòng)切傘模式呢?
答案很簡單:就是為了防止誤操作,此操作不但沒有自動(dòng)選項(xiàng),甚至也還沒有遙控選項(xiàng),就是為了避免返回艙在降落過程中“誤切傘”。
神舟十四號(hào)沒有切傘嗎?
從直播現(xiàn)場(chǎng)看,確實(shí)主傘繩子確實(shí)連接在飛船上,但是并不是意味著切傘失敗。
首先,切傘與否取決于艙內(nèi)航天員的根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的判斷,為了確保這個(gè)觀點(diǎn)的正當(dāng)性,筆者查閱了大量資料,最后得出結(jié)論:風(fēng)大就切,風(fēng)不大不用切。
其次,之前看過神舟十三號(hào)王亞平的采訪,她就表示,落地后,她費(fèi)了一些功夫才按下切傘的按鈕。確實(shí),那一天彩旗飄揚(yáng),風(fēng)力還是很強(qiáng)勁的。
而神舟十四號(hào)降落時(shí),溫度雖然很低,風(fēng)力很小,主傘落地后就攤鋪在地上,切與不切已無大礙。
最后,落地后艙內(nèi)航天員依舊可以切傘。我們一起來看一下飛船與傘具的連接圖就能明白:
主傘接頭的上方通過主吊帶與主傘連接,下方與一根長吊帶和一根短吊帶連接,短吊帶下方又與吊索(金屬制品)相連接。主傘接頭通過分離螺栓與返回艙連接。
此外,返回艙著陸后,主傘接頭還具有切斷主吊帶,實(shí)現(xiàn)拋掉主傘的功能。
著落后任意時(shí)間艙內(nèi)航天員都可以按下按鈕,啟動(dòng)切傘的功能按鈕。只不過地面搜救人員過來之后,為了后續(xù)工作方便,開啟了搜救隊(duì)既定的工作模式:收傘、割繩子。
其他的不需要過多解讀了,本來是想好好說說整個(gè)著陸系統(tǒng),以及降落傘糾偏模式,以及新一代飛船群傘降落,還有充氣盾降落等等方式的,想想還是留著以后慢慢聊吧。
畢竟,很多人看到了聯(lián)盟號(hào)傘繩沒有切,啥也沒說;看到咱們的沒切,就開始說需要“雙零”了。也能理解,對(duì)自己要求高點(diǎn),內(nèi)卷一點(diǎn),才能更好的進(jìn)步,或者已經(jīng)被我們接連不斷的密集發(fā)射培養(yǎng)成了完美主義者。