前言
11月4日,“神舟十八”号返回舱安全着陆,叶光富、李聪、李广苏三位航天员创下了192天的太空驻留纪录,向世界展示了中国强大的航空实力。
神舟十八飞船是经典的三舱结构,由轨道舱、返回舱和推进舱三部分各司其职完成航天任务,本身这个结构有很强的安全性和实用性。
但让人疑惑的是为什么三个舱段,只有返回舱能回收?其他两个舱怎么处理了?
神舟飞船的结构与功能
神舟飞船作为中国载人航天工程的重要组成部分,本身的设计结构复杂而精密,我们要做的不仅仅是简单的把宇航员送上太空,还要确保航天员在太空中的安全、舒适与高效工作。
神舟飞船采用三舱设计结构,包括推进舱、返回舱和轨道舱,每个舱段都承担着不同的任务和功能,各司其职保证太空作业的开展,比如推进舱,它是神舟飞船的动力核心。
因为装载了飞船升空和轨道调整所需的主要燃料和发动机,在飞船发射阶段,推进舱的发动机提供强大的推力,将飞船送入预定轨道,在飞船进入轨道后,推进舱的发动机仍需进行姿态调整,确保飞船能够稳定地在太空中运行。
推进舱的设计充分考虑了动力需求和空间利用,确保在有限的体积内提供足够的推力,然而由于推进舱在返回过程中并未设计回收程序,且缺乏气动减速特性,因此它无法像返回舱一样安全返回地球。
返回舱是神舟飞船的“头脑”,也是最需要严格设计,做好安全把控的,它承担着将航天员安全送回地面的使命,它位于飞船的中部,采用钟型设计,这种设计有助于减少大气层再入时的阻力,并进行气动减速。
返回舱内部配备了完善的生命保障系统,包括氧气供应、温度控制、压力调节等,必须保证航天员在返回过程中的舒适与安全,而且返回舱的外表覆盖了一层特殊的耐热材料,防止热量传递给舱内航天员。
在返回过程中,返回舱会经历分离、制动、再入、着陆四个重要步骤,气动减速、降落伞、反推火箭等等部件之间的配合极为关键,他们必须减缓着陆速度,确保航天员安全着陆。
等到宇航员升空之后,他们航天行程的大部分时间都会待在轨道舱内,这里是神舟飞船的太空实验室,在飞船进入轨道后,轨道舱与返回舱和推进舱分离,成为航天员在太空中的工作和生活空间。
轨道舱内部配备了各种科学实验设备和仪器,用于进行前沿的科学实验和研究,可以说整个太空之旅能不能出成果,最关键的就是看轨道舱内部的实验项目和实验条件了。
同时考虑到宇航员长期任务的需要,轨道舱的设计必须能够支持航天员在太空中的工作和生活需求,提供不错的休息和实验环境,在神舟飞船的多次任务中,轨道舱都发挥了重要的作用,为航天员提供了宝贵的太空实验平台。
返回舱的安全返回机制
偌大的神舟飞船中唯一能够安全返回地球的舱段就只有返回舱了,它的设计和技术含量极高,返回舱的钟型设计和特殊耐热材料是它能够安全返回的关键,在返回过程中,返回舱会经历一系列复杂的步骤和考验。
返回舱需要与推进舱和轨道舱进行分离,分离过程需要精确控制,出现问题的话很有可能导致返回舱的落点变得不可控制,无法保证落点附近人员和宇航员的安全。
之后返回舱还需要通过制动发动机进行减速,制动发动机点火产生推力使返回舱减速,降低返回舱的速度让返回舱能够安全进入大气层,这时候返回舱会经历高温和高速的考验。
此时,返回舱外表的特殊耐热材料开始发挥作用,这种材料能够在高温下保持结构稳定,防止热量传递给舱内航天员,同时返回舱的钟型设计也有助于减少大气层再入时的阻力,并进行气动减速。
在返回舱接近地面时,降落伞系统会开始工作,降落伞能够进一步减缓返回舱的下降速度,确保航天员在着陆时的安全,最后在着陆阶段,返回舱底部的反推火箭会点火,进一步减缓着陆速度,确保航天员能够安全着陆。
与返回舱不同,推进舱和轨道舱在神舟飞船的任务完成他们的使命就算完成了,因为载人航天本来就对技术要求苛刻,我国目前的实力还无法做到把这个两个舱段都回收了,只能尽可能的减少对太空的破坏。
推进舱在飞船进入轨道后就算完成了主要的使命,然而由于推进舱在返回过程中并未设计回收程序,且缺乏气动减速特性,因此它无法像返回舱一样安全返回地球,而且也没办法下降高度,在飞船完成任务后通常会留在太空中,成为太空垃圾的一部分。
而轨道舱的情况要复杂很多,在飞船完成任务后,轨道舱通常会留在太空中继续服务于科学实验,一些轨道舱甚至会被改造成长期运行的太空实验室,为后续的航天员提供实验和研究的机会。
这种设计不仅充分利用了太空资源,还推动了科学研究的深入发展,但即便最大化的利用,轨道舱的使用寿命终究还是有限的,如果真的到了无法使用的那天,轨道舱也是无法回收的。
但它和推进舱不同的是,因为设计之初就主要被用于对接货物和销毁垃圾,因此它并不具备独立在轨飞行的能力,这种设计决定了它最终会坠入大气层,而无法承受与大气摩擦产生的高温的它自然会被烧毁。
神舟飞船与俄罗斯联盟号飞船都采用了三舱设计结构,这种设计在多年的实践中证明了它可靠性和安全性,神舟飞船在多次任务中成功地将航天员送入太空并安全返回地面,充分展示了我们技术的成熟和稳定。
同时神舟飞船在设计和制造过程中也借鉴了国际先进的航天技术和管理经验,通过与俄罗斯等国家的合作与交流,神舟飞船在性能上得到了不断提升和完善。
虽然神舟飞船的三舱设计结构已经取得了显著的成就,但随着航天技术的不断发展,未来载人飞船的设计可能会更加创新和多样化,例如Dragon飞船采用了两舱设计结构,将推进系统和生命保障系统集成在一起,形成了一个紧凑而高效的载人航天器。
这种设计不仅减少了飞船的体积和重量,还提高了飞船的可靠性和安全性,未来神舟飞船的设计也可能会朝着更加紧凑和高效的方向发展,我们要走的路还有很远。