從普通衛(wèi)星到載人飛船,門檻有多高?世界上只有這三個國家做到

1970年4月24日中國成功發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星東方紅一號,中國成為世界上第五個獨立研制并發(fā)射人造地球衛(wèi)星的國家。1999年11月20日,中國第一艘宇宙飛船神舟一號發(fā)射成功,中國成為繼美、俄之后世界上第三個擁有載人航天技術(shù)的國家。
東方紅一號衛(wèi)星和神舟一號飛船同樣是環(huán)繞地球軌道運行的航天器,兩者到底有哪些核心區(qū)別,導(dǎo)致到兩者的發(fā)射時間相差了整整29年呢?是因為神舟一號的軌道更高嗎?我們來看看兩者的軌道高度數(shù)據(jù)。東方紅衛(wèi)星軌道高度近地點為439公里,遠(yuǎn)地點為2384公里。而神舟一號的近地點是195公里,遠(yuǎn)地點是315公里。因此,在軌道高度方面,其實東方紅一號會更高。軌道高度不是發(fā)射難的原因。

那么,到底是什么原因?qū)е碌接钪骘w船比普通衛(wèi)星的難度高出這么多呢?其實,最主要的原因是,普通衛(wèi)星不需要載人,而宇宙飛船需要提供載人能力,因為要載人,飛船需要在普通衛(wèi)星的基礎(chǔ)上,額外增加應(yīng)急營救、載人返回、生命保障等系統(tǒng),另外還需要搭載交會雷達、計算機和變軌發(fā)動機等設(shè)備。
1、生命保障系統(tǒng)
太空是真空環(huán)境,并且失去了地球大氣層的保護,人在太空生存,必須要依靠飛船的生命保障系統(tǒng)來提供適宜的氧氣、濕度、溫度和壓力等條件。并且需要做到萬無一失,否則宇航員就會隨時面臨生命的威脅。我們國家的宇宙飛船開發(fā)屬于零基礎(chǔ)起步,關(guān)鍵技術(shù)面臨西方國家的嚴(yán)密封鎖,所以完全需要自主開發(fā)。所有技術(shù)都從零開始,然后達到世界最先進的水平,其難度可想而知。
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2、載人返回系統(tǒng)
普通衛(wèi)星發(fā)射后,一般都是長期在軌運行,如果達到了服務(wù)年限,就會墜入大氣層燒毀。而宇宙飛船不同,飛船發(fā)射并完成工作之后,還需要將宇航員安全帶回地面。返回時需要進行位置導(dǎo)航、測控、速度控制、與大氣層摩擦產(chǎn)生的高溫處理。另外還會遇到信號被屏蔽所產(chǎn)生的“黑障區(qū)”問題,“黑障區(qū)”會導(dǎo)致到飛船與地面控制中心失去聯(lián)系。怎么去克服這些困難,確保飛船成功返回地面,并被第一時間發(fā)現(xiàn)和搜救,都需要進行大量的實驗和研究開發(fā)。
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3、應(yīng)急營救系統(tǒng)
如果飛船在發(fā)射過程中發(fā)生故障,需要有緊急的逃逸系統(tǒng)可以將宇航員彈出并返回地面。如果飛船在軌運行時出現(xiàn)不可修復(fù)的故障,則需要另外發(fā)射飛船上去進行營救,最終將宇航員安全接回地面。這是一項極具挑戰(zhàn)性的任務(wù),需要用到最尖端的航天技術(shù)。
4、交會對接系統(tǒng)
載人飛船攜帶的物資有限,本身只能支持短期在軌運行。如果宇航員需要長期在軌工作,則需要進入空間站,這時候飛船就必須與空間站進行交會對接。航天器對接是一項難度特別高的任務(wù),因為空間站和飛船都同時在以超高速度飛行,速度上一點點的不同步或者對接位置控制出現(xiàn)細(xì)微的誤差,都會引起飛船和空間站劇烈的碰撞,輕則導(dǎo)致對接失敗,重則直接引起飛船和空間站的損壞。因為對接難度大,所以一般航天器的對接交會都需要數(shù)天的時間,而神舟十二號飛船和中國空間站6.5小時的對接速度則創(chuàng)造了對接速度的世界最佳水平。
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5、要求更大推力的火箭
因為增加了很多設(shè)備,再加上堅固的艙體,載人飛船的發(fā)射重量大大超過了普通衛(wèi)星。東方一號衛(wèi)星的總重量才137公斤。而神舟一號則重達7790公斤,使用當(dāng)時專門為神舟飛船研發(fā)的新型長征二號F捆綁式火箭來進行發(fā)射,普通火箭的動力根本無法將這么重的飛船送入太空。
結(jié)語
以上就是宇宙飛船難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通衛(wèi)星的主要原因。是中國航天人艱苦卓絕的不懈努力克服了這些困難,讓我們成為了世界上繼美國俄羅斯之后第三個成功發(fā)射載人飛船的國家。神舟一號的發(fā)射奠定了中國載人航天的基礎(chǔ),自此中國航天進入了快速發(fā)展軌道。神舟一號到神舟十三號,我們僅僅用了22年的時間,期間還完成了中國空間站的建立、嫦娥五號成功登月并采樣返回、火星探測器天問一號飛臨火星、祝融號火星車登陸火星等一系列壯舉。中國航天的未來一定會越來越精彩,讓我們一起期待。
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