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随着时间来到2026年,距离2030年越来越近了,这也意味着中国载人登月任务也进一步临近了。大家十分关心的是,中国载人登月任务进展如何了?谁又会是中国登月的第一人呢?
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用于中国载人登月的飞船是“梦舟Y”飞船,其原型梦舟飞船即将开展一项极为关键的测试:最大动压逃逸飞行试验。这可以说是春节前最大的航天看点了。
作为载人飞船,最重要的是要保障航天员的生命安全。无论飞船飞得有多高有多快,它都必须要在最危险的时候把航天员安全带回来。而在最大动压条件下的逃逸飞行试验,可以说是一道生死门槛,这是决定飞船能否载人的最关键试验。
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那么,什么是“最大动压逃逸”?为什么一定要在最危险的阶段“主动制造危险”?这次试验,又预示着中国载人航天进入了怎样的新阶段?
在火箭发射过程中,火箭会经历一个非常特殊、也非常危险的阶段:最大动压区间。动压,可以理解为“空气对高速飞行物体施加的冲击压力”。它由两个因素共同决定:(1)飞行速度有多快,(2)空气密度有多大。
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发射初期,火箭速度不快,但空气稠密;进入高空后,速度极高,但空气稀薄。在两者叠加最极端的位置,就会出现一个“动压峰值”:最大动压(Max-Q)。在这一阶段:气动力最大,结构受力最复杂,振动、抖动、噪声最强,火箭和飞船承受的综合风险最高。可以说,最大动压区间是火箭全程飞行中“最难熬的几分钟”。
在火箭发射升空时,不同阶段的逃逸,难度天差地别。发射台上逃逸:速度低、气流弱,相对简单。高升空段逃逸:速度快但空气稀薄,气动效应不复杂。而最大动压逃逸:速度快+气流强+姿态复杂。这也是为什么最大动压逃逸,被公认为载人航天安全验证中最难、最残酷的一项。
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那么,能够依靠仿真、地面试验来进行最大动压逃逸试验呢?答案是:不行。
因为在最大动压区间,涉及的是一整套高度耦合的问题:火箭气动外形,逃逸发动机的推力方向与稳定性,飞船在强气流中的姿态变化,结构载荷、振动、噪声、冲击波,这些效应无法完全通过地面再现。事实证明,飞船在真正投入载人飞行任务之前,都必须完成最大动压逃逸验证,只有真实飞行才能发现设计可能存在的问题。
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梦舟飞船选择此时试验,意味着飞船气动外形已基本定型,逃逸系统方案已经稳定,火箭-飞船接口关系清晰。换句话说:梦舟飞船不再是“概念飞船”,而是正在走向“可载人飞船”。
梦舟飞船的设计目标,并不只局限于近地轨道,后续将用于载人登月。在登月这样的深空任务中,发射窗口更紧、任务风险更高、容错空间更小。最大动压逃逸能力,也是载人登月任务的底线要求之一。
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真正成熟的航天体系,不是“假设一切顺利”,而是主动去验证最坏的情况是否可控。最大动压逃逸试验,本质上是在问一个问题:如果在最糟糕的瞬间出事,飞船还能不能安全带回航天员?这就是此次试验的意义。
对于中国登月第一人会是谁的问题,大家也是十分关心。载人登月任务的难度肯定远超于近地轨道任务,登月过程中可能会面临一些挑战,所以就需要登月航天员要有丰富的载人航天飞行经验,遇到事情临危不乱,能够从容解决各种问题。
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目前,中国已有28名航天员先后执行过载人航天飞行任务,他们来自于中国的第一、二、三批航天员。其中第一批航天员的景海鹏飞行次数最多,达到了4次;第二批航天员的陈冬飞行时间最长,累计达到418天15小时,他先后3次进入太空,并进行了6次出舱活动;第二批航天员的叶光富、蔡旭哲也有两次飞行经验,而且累计在轨时长都在一年左右。
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此外,目前尚未执行太空任务的第四批航天员在当时选拔时,还考虑到了登月任务需求,这意味着他们也在为载人登月任务而做准备。中国登月航天员肯定会从有过飞行经验的航天员中选出,而且应该是飞行次数和在轨时间较长的航天员。
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无论谁是中国登月第一人,都一定是中国的骄傲和自豪。最后,大家觉得当中国航天员踏上月球表面时,会向全世界说什么呢?
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