新飞船三千度高温烧不坏，打出巡航导弹精度！总师直言世界领先

国产新一代载人飞船试验船着陆当天对外发布的视频较为模糊，返回舱很多细节难以辨识，给人一种通体黑色印象，而国外飞船再入返回后的品相却要好得多，难道是因为我们的技术更为落后吗？事实恰恰相反。

光学设备记录的新飞船返回舱画面

目前世界范围内进行过在轨飞行测试的新飞船有四款，分别是新一代载人飞船试验船（中国）、洛克希德马丁公司“猎户座载人飞船”（美国）、SpaceX公司“载人龙飞船”（美国）、波音公司“CST-100载人飞船”（美国），后三款皆为NASA订购飞船。

载人航天经过半个多世纪发展可谓殊途同归，四款新型飞船皆采用返回舱+服务舱两舱结构布局，目前它们都还没有达到载人状态。按照计划载人龙飞船将于本月下旬进行首次载人飞行试验，以期能够恢复美国停滞长达9年的载人天地往返能力。

进行过轨道测试飞行的新型载人飞船

四款新飞船虽然布局相同但设计定位差异极大，我国新一代载人飞船是载人登月先导任务，主要服务载人月球探测任务，同时可以兼顾近地轨道空间站天地往返业务。

美国三款新飞船中只有猎户座载人飞船可以执行载人登月任务，SpaceX公司的载人龙与波音公司的CST-100都只能在近地轨道飞行，无法飞赴更遥远的深空。

NASA唯一可以奔赴月球的猎户座载人飞船仅在5年多前进行过返回舱再入测试，截至目前仍没有实施类似我国新一代载人飞船包含服务舱在内的完整版在轨飞行测试，由于配型运载火箭拖沓的研制进度，以及美国今年遭遇自二战以来的最大危机事件，导致猎户座飞船首飞时间大概率要延后至2022年。换言之，我国载人登月飞船进度目前领跑全球。

猎户座完全版首飞要延后至2022年

SpaceX公司载人龙飞船与波音公司的CST-100飞船运行轨道是距离地球约400公里的近地轨道，返回舱再入大气层抵御的最大热流密度只有我国新一代载人飞船的不到一半，抵御热流能力的差异也是载人龙与CST-100无法执行载人登月任务的核心原因之一。

载人龙飞船防热能力无法满足登月返回需求

我国新一代载人飞船试验船就技术形态看，很像当年的神舟一号飞船，任务目的都是为了验证返回舱再入大气层的防热能力。

新一代载人飞船用于载人登月任务时，从月球返回地球再入大气层速度将高达11公里/秒，与大气剧烈摩擦可产生近3000摄氏度高温，热流峰值是近地轨道飞船再入大气的两倍多，对飞船防热结构与防热材料提出了更高要求。

返回舱再入地球大气层

为了验证月球轨道返回能力新飞船由长征五号B遥一火箭精准射入预定近地轨道后先后实施了7次轨道提升，飞船最终爬升至距离地球约8000公里的高轨轨道。随后在服务舱反推制动下飞船返回舱建立归航航线，以超过9公里/秒的速度再入大气层，虽然还没有达到第二宇宙速度，但返回舱经受的热流密度与第二宇宙速度条件下的热流密度相差无几。

载人飞船再入大气防热主要通过气动减速与防热材料两种技术手段实现，新飞船返回舱采用球冠倒锥体构型，防热大底直径达到了4.5米，相较于神舟飞船的钟形结构更有利于气动减速。

猎户座飞船金属结构

新飞船返回舱制造采用金属+防热壁板结构，金属结构应用了我国创新研发的新型合金材料，相较于美国使用的铝镁合金有着更高的强度与韧性，得益于此新飞船可以跨大气层进行高超音速机动。

这里的高超音速机动是指“太空打水漂”，返回舱第一次再入大气后充分利用倒锥体气动外形减速，当抵达60公里左右高度时利用返回舱大底形成的弓形激波，并通过调整返回舱质心实现转向，进而再度抬升高度，尔后二次再入大气层进一步降低速度。

新飞船防热材料不同于美国猎户座飞船使用的防热瓦，而是一种轻质碳基微烧蚀材料，随着更多的返回舱高清照片公布，我们可以看到在经受近3000摄氏度高温烧蚀后返回舱表面没有任何一处破损。

经过第二宇宙速度热力考验的新飞船返回舱

载人航天工程飞船系统总设计师张柏楠对此感叹到，这种材料是咱们完全自主研制的，而且它的性能非常好，耐烧蚀、隔热性、结构整体性非常好，这个材料的成功使用，就使得我们的防热材料在世界上应该说可以是领先的。我们防热材料的设计，应该是已经超过了美国。

关键词：世界领先、超过美国

为什么我们敢于说超过了美国呢？通过几项简单对比就可以一目了然。

猎户座载人飞船返回舱大底直径达到了5米，而我们是4.5米，但是两款飞船的内部有效容积却有明显差异，猎户座设计载员6人，我国新飞船设计载员则是6至7人，为什么我们能以较小尺寸实现大运载呢？

猎户座返回舱隔热瓦

防热材料结构影响很大，猎户座飞船使用的是防热瓦结构，材料体积重量都不小，对舱体容积的侵蚀，以及整船重量指标带来了消极影响。

航空领域飞机制造强调每一克重量的锱铢必较，航天领域更是如此，飞船每增加一克重量带来的飞行成本与难度也将呈几何级提升。

为了获取更强的防热能力传统工艺就是做“加法”，结果就是飞船越来越重。我国新飞船返回舱使用的轻质碳基微烧蚀防热材料则解决了轻质与高防热两个矛盾性需求，该材料对比上一代神舟飞船防热材料重量进一步降低，防热壁板厚度可降低至2到3毫米。同时能够耐受3000摄氏度以上高温，完全能够适应载人登月、载人登小行星、载人登火星等深空载人返回任务，新飞船首次发射任务的实践也有力地证明了这一点。

新飞船热真空测试

结构更薄会不会产生强度不足问题？非也，轻质碳基微烧蚀防热材料的结构整体性不仅没有丝毫降低反而进一步提升，这也是新飞船返回舱为什么敢于进行高超音速机动的原因。

猎户座载人飞船返回舱重量达到了7吨级，而我国新飞船返回舱在新型防热材料加持下将重量进一步优化到了5吨级，优势是进一步降低降落伞减速难度，安全性大为提高。

美国猎户座飞船返回舱着陆后虽然外观看起来更为美观，但却是华而不实。有人说这是不是吃不到葡萄说葡萄酸？且不说上述一系列货真价实的优势性能，要知道大国从来不做选择题。

新飞船用于保护对接机构的头罩

张柏楠总师披露，新一代载人飞船研制过程中曾经历过一次大的方案修改，我们也发展过一代有着外国技术影子的防热材料，而且试验也做成了，但并不符合我们的应用要求，而且大家也不愿意一直跟着外国人的路子走，要做就做自己的，新一代碳基轻质防热材料也就应运而生。

在新一代载人飞船首飞前3年，长征7号运载火箭首飞时曾搭载多用途缩比飞船返回舱进行过再入测试，这款返回舱其实就是新飞船的前身，二者皆为球冠倒锥体外形，但防热材料却有很大不同，缩比返回舱应用的就是张柏楠总师所说的有外国技术影子的国产防热瓦材料。

多用途飞船缩比返回舱

跟踪模仿走防热瓦路线，意味着要接受更多死重、安全性低，以及高成本劣势，经过性能比对结合新飞船研制需求，我们果断舍弃了这条保守路线。

张柏楠总师进一步坦言，当新一代飞船实现载人飞行之际，它的整个综合性能，从功能和性能指标来讲，应该是国际先进甚至是领先的。

新一代载人飞船就好比是航天领域里的“歼-20”，是一系列新技术应用的结晶。比如返回舱使用了全球最大推力的HAN基无毒可重复使用发动机，有着更高的安全性。

HAN基无毒可重复使用发动机

与之对比SpaceX公司载人龙飞船返回舱超级天龙座发动机使用的则是有着剧毒属性的偏二甲肼类燃料，航天员犹如坐在一座火药桶上，去年该型飞船在进行地面点火试验时就发生了悲剧事件，返回舱彻底损毁。

彻底损毁的载人龙飞船

除此之外，新飞船还应用了自主轨道控制与综合电子系统，飞船不再依赖地面遥测数据，可以实现在轨实时定轨与导航，进而实现飞行轨道的全自主规划。此次任务七次轨道变轨就是飞船自主实施，综合电子系统也有着更为精准的时间管理能力，美国CST-100飞船首飞就因为时间管理错乱，导致飞船严重偏离预定轨道。

我国新一代载人飞船返回舱最终实际落点与理论落点高度吻合，打出了10.8环的优秀成绩，可以说是正中靶心，张柏楠总师直言这一结果超出了预期。

飞船落点正中靶心

大家可以想象一下，飞船以26马赫速度高速再入大气层，在太空边缘耍了一套太空打水漂之后竟然还能正中陆地靶心，堪比巡航导弹精度，连飞船都能如此，东风快递家族又当如何？

从马伟明的“要领先就领先美国”，到杨伟“歼-20只是一个小目标”，再到新一代载人飞船全球领先，近些年高科技装备发展已经迎来质变时刻。中国的潜力究竟有多大，不仅外国人不知道，就是我们自己人也不一定知道。

新一代载人飞船研制仅用时三年时间，刷新了世界纪录。从收获的技术成果来看，新飞船可谓是一骑绝尘，为什么我们可以后来居上？

包裹新飞船的长征五号B火箭大尺寸整流罩

张柏楠总师坦言，确实咱们国家中国制造的能力是有大幅提高，从图纸下厂到最后制造，非常快而且非常精准就能够一次完成，这技术水平应该都是国际先进或者国际领先的。

神舟飞船时代我们与联盟飞船是世界唯二具备载人天地往返能力的玩家，新飞船时代我们则与洛克希德马丁公司的猎户座飞船同为世界唯二有能力前往月球的玩家。

载人航天领域我们已经从跟跑到并跑再到如今的领跑，越往后发展会越孤独，因为能够追上来的玩家也越来越少，到那时就只能自己跟自己比，需要树立更宏伟的远大目标牵引产业发展。

央视公布的登月用月球轨道空间站

比如新飞船，其目标不必讳言就是载人登月，而且最终要建成由我国主导多国联合参与建设的月面科研站，这要比NASA的月球深空轨道技术复杂得多，甚至未来载人登陆火星的工程也可以由我们主导。

要知道14亿人口+全球最大市场+全球配套最齐全产业链就没有什么技术是我们无法攻克的，认清这一点对于把握未来至关重要。

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