中国载人登月迎来新突破

来源：环球时报

【环球时报报道 记者 樊巍】编者的话：据中国载人航天工程办公室消息，2月11日，我国在文昌航天发射场成功组织实施长征十号运载火箭系统低空演示验证与梦舟载人飞船系统最大动压逃逸飞行试验。此次试验是继长征十号运载火箭系留点火、梦舟载人飞船零高度逃逸飞行、揽月着陆器着陆起飞综合验证等试验后，组织实施的又一项研制性飞行试验，标志着我国载人月球探测工程研制工作取得重要阶段性突破。

飞行试验创造多个“首次”

中国载人航天工程办公室发布的消息显示，此次试验具有新型号火箭、新型号飞船、新发射工位，以及火箭、飞船海上回收新任务等诸多亮点，参加试验的火箭和飞船均为初样状态。其中，火箭采用芯一级单级构型，前期进行了两次系留点火试验；飞船返回舱前期进行了零高度逃逸飞行试验。为开展此次试验，相关参试产品均按照可重复使用要求和流程完成了适应性改造，文昌航天发射场按照边建设边使用的策略克服各种困难确保试验如期实施，着陆场系统围绕飞船返回舱首次海上溅落回收技术难点开展针对性训练和演练。

《环球时报》记者11日在文昌航天发射场看到，上午11时地面试验指挥中心下达点火指令，火箭点火升空。在到达飞船最大动压逃逸条件后，飞船接收火箭发出的逃逸指令，成功实施分离逃逸。随后，火箭一级箭体和飞船返回舱分别按程序受控溅落于预定海域。12时20分，海上搜救分队完成返回舱搜索回收任务。

此次试验创造了我国多个首次：长征十号运载火箭首次初样状态下的点火飞行；首次飞船最大动压逃逸试验；首次载人飞船返回舱和火箭一级箭体海上溅落；文昌航天发射场新建发射工位首次执行点火飞行试验任务。此次试验成功验证了火箭一级上升段与回收段飞行、飞船最大动压逃逸与回收的功能性能，验证了工程各系统相关接口的匹配性。

文昌航天发射场钟文安11日向《环球时报》记者介绍称，此次试验任务是长征十号系列火箭和梦舟载人飞船研制过程的里程碑节点，也是火箭回收和可重复使用技术的创新探索，将为我国载人月球探测工程、空间站应用与发展工程提供重要支撑。

“长十”火箭通过多重考验

长征十号运载火箭是我国为实现载人登月任务研制的新一代载人运载火箭。该型火箭采用三级半构型，最大高度约90米，起飞推力约2700吨。它是目前国内最大的一款运载火箭，能将载人飞船和着陆器送至奔月轨道，这也是国内目前唯一能执行这项任务的火箭。本次试验任务，是对长征十号的芯一级开展低空飞行演示验证。

“尽管我们将此次任务命名为‘低空飞行试验’，但它的技术难度和飞行高度远超‘低’的字面含义。”中国航天科技集团技术专家朱平平11日向《环球时报》记者介绍称，本次试验虽仅有长征十号火箭的芯一级与梦舟飞船配合飞行，但芯一级的最大飞行高度已经突破了卡门线（100公里），达到105公里，这个高度已经达到了后续正式任务芯一级的飞行高度。这意味着此次的试验火箭已进入近太空环境，面临更复杂的气动和热环境考验。

在采访过程中，朱平平多次强调了此次任务长征十号火箭芯一级需要面临的复杂局面。他表示，此次任务的飞行剖面是中国航天史上最为复杂的一次。此次任务中火箭芯一级在国际上首次实现了“上升段最大动压逃逸”与“返回剖面”的结合飞行。这种“上升—返回”一体化验证，是对火箭系统全局控制能力的极限测试，在国际航天领域尚无先例。

“国际上，火箭在完成最大动压逃逸分离后，通常不再继续飞行。然而，此次任务中，火箭芯一级在将飞船送到最大动压点后，仍将继续飞行，还需要完成后续的返回任务。这是国际上第一次将这些任务剖面结合在一起开展飞行试验。”朱平平表示，此次试验包含完整的返回剖面，长征十号火箭所遭遇的最大热流和动压均为国内目前最高水平。返回段需承受极端高温和气动载荷，对火箭结构、热防护系统及姿态控制提出了严苛要求。

为了实现这一复杂的飞行剖面，火箭研制团队重点突破了多项关键技术。

“我们为火箭配备了‘智慧大脑’，可实时评估发动机等关键设备在起飞段的健康状态。”朱平平介绍称，长征十号火箭芯一级在上升段通过发动机推力精确调节，确保满足飞船最大动压试验条件，这为后续任务积累关键数据。

此外，火箭芯一级的发动机还进行了高空二次启动与悬停点火试验。据了解，长征十号火箭芯一级在返回段需完成两次发动机再启动，第一次是高空二次启动，实现轨道调整；第二次是着陆前悬停点火，为精准回收奠定基础。这对发动机可靠性、燃料管理及点火时序控制提出了极高要求。

“长征十号火箭芯一级达到预定关机点高度和速度后发动机关机，随后转入返回段飞行。”朱平平进一步介绍称，这一阶段试验箭体的任务剖面更加复杂，需要试验箭体在短时间内完成滑行调姿、动力减速、气动减速、着陆等一系列高精度动作。

据《环球时报》记者了解，在着陆阶段，长征十号火箭芯一级在距离海平面大约3公里的高度再次点燃发动机，以便进行最后着陆前的精确位置和姿态调整。“我们会将芯一级的速度控制在非常小的范围内，在距离海平面大约5米的高度上。芯一级会悬停于海面，最后发动机关机，芯一级溅落于海面。”朱平平表示，针对此次返回试验中面临的国内最大热流和动压挑战，研制团队优化了箭体热防护材料及结构布局，确保返回段箭体在高温、高压环境下的稳定性。后续会重新评估火箭是否具备下次飞行的能力，为此后的重复使用积累非常重要的数据基础。

此次任务中，长征十号火箭芯一级还开展了“网系回收模式”试验。区别于传统着陆腿回收，考虑到首次试验的风险控制，火箭在回收船旁200米的海平面预制模拟落点着陆，通过箭船信息交互驱动回收平台模拟捕合动作，以此评估火箭与回收系统的匹配度，为后续实际回收积累经验。

梦舟飞船实现“极限逃逸”

2月11日上午，梦舟飞船随长征十号火箭芯一级点火升空后，火箭上升飞行至距离海平面约11公里的高度时达到最大动压工况，并向梦舟飞船发出逃逸信号。飞船逃逸系统迅速响应指令，依次完成服务舱和返回舱分离、发动机点火、姿态调整、逃逸塔和返回舱分离等关键动作，返回舱下降到8公里高度时降落伞顺利展开，最终安全着陆于预定海域，我国首次最大动压逃逸飞行试验取得圆满成功。

“在火箭发射上升过程中，‘最大动压点’即火箭发射过程中承受气流压力最大的时刻。此时，飞船处在气流冲击最猛烈的极端环境中，面临着超音速气流扰动、姿态失控等多重风险，而且逃逸决策与执行的时间窗口很短，对逃逸系统的响应速度和可靠性提出考验。”中国航天科技集团技术专家邓凯文11日向《环球时报》记者介绍称，最大动压逃逸飞行试验模拟的正是在火箭上升至海拔约11公里的最大动压点处遭遇突发状况时，飞船要克服恶劣的气动环境条件，实现逃逸安全和航天员救生。

据《环球时报》记者了解，作为梦舟飞船与长征十号运载火箭的首次联合飞行，本次试验工况复杂，试验难度大、状态新、风险高，并面临着飞船舱段安全分离、上升段全程逃逸、高动压条件下的逃逸飞行控制等技术难点，对可靠性要求极高。

其中，舱段安全分离是本次试验的首要难题。与正式飞行任务火箭先关机、飞船后逃逸不同，此次试验中飞船逃逸飞行器需在火箭不关机、初始高动压、大角速度等条件下快速完成服务舱和返回舱分离，这对分离可靠性、安全性要求极高。为此，研制团队深入分析识别逃逸内外扰动特性，完成十万级打靶仿真与多轮风洞试验，最终确保分离控制系统安全可靠。

上升段全程逃逸则是面临的另一个难题。邓凯文介绍称，此次试验要求飞船对全程逃逸救生程序进行实飞验证，飞船要在发射上升段具备任意时刻实施逃逸的能力。研制团队创新设计了覆盖低空、中空、高空的全场景逃逸模式，并通过多轮弹道打靶仿真适配各类飞行偏差，实现发射上升段全程逃逸救生。

而针对高动压逃逸飞行控制难题，研制团队采用大推力固体姿控发动机与返回舱发动机复合控制方案。

“在此次试验中，制导、导航与控制分系统突破了逃逸弹道指向制导、复杂动力学特征飞行器稳定控制等关键技术，回收着陆分系统进一步验证了群伞系统等关键产品的可靠性。”邓凯文称。

此前，我国曾于1998年成功实施神舟飞船首次零高度逃逸飞行试验，为载人航天积累了宝贵经验，但在最大动压这一极端工况的逃逸验证领域长期处于技术空白状态。

此次试验实现了多个“首次”。“此次试验是首次组织实施飞船系统上升段全流程逃逸飞行试验，还首次完成逃逸后落海及海上回收试验。此外，首次在文昌发射场开展梦舟飞船全流程总装测试。”邓凯文表示，这些突破不仅填补了我国在载人飞船高动压逃逸验证的技术空白，更为载人月球探测工程筑牢了关键技术根基。