從“試驗船”看未來中國航天員全新“座駕”

2020年05月08日15:12  來源:人民網-科技頻道
 

人民網北京5月8日電(趙竹青)5月8日中午時分,在萬眾矚目中,我國新一代載人飛船試驗船返回艙在東風著陸場預定區域成功著陸,試驗取得圓滿成功。

由中國航天科技集團有限公司第五研究院研制的新一代載人飛船試驗船終於揭開神秘面紗。記者從五院了解到,這次成功發射的試驗船是新一代載人飛船的“試驗款”,主要是對高速再入返回防熱、控制和回收著陸等關鍵技術進行飛行驗証,為未來載人航天奠定更堅實的基礎。

作為未來我國航天員馳騁太空的全新“座駕”,新飛船近可送航天員往返中國空間站,遠可去更遠的深空探險,既能載人又能載物,還可重復使用,將大大提高我國載人天地往返運輸能力。新飛船將助力解決如何更安全、更舒適、更智能、更經濟地進入太空,開展更遠的深空探測的難題,這也是我國載人航天事業可持續發展的必由之路。

下面讓我們一起看看這個未來幫助航天員馳騁太空的新“座駕”有什麼非凡之處吧。

全新造型

顏值也是實力的表現之一。新飛船以其流暢的鈍頭體氣動外形和巨大的體型,演繹著與生俱來的優秀。跟神舟飛船三艙結構不同,新飛船是“兩居室”,一個是返回艙,是整船的指令中心,也是航天員生活居住的地方,可乘坐6-7名航天員﹔另一個是服務艙,是整船能源與動力中心。

返回艙採用“牆壁+保溫層”的雙層殼結構,“牆壁”圍起來的是航天員的“駕駛室”,具有容積大、密封性好、艙內視野遮擋少等特點。而且新飛船的“駕駛室”裡隻安裝環控生保、人機交互等直接關系到航天員生命安全和飛船操控的設備,騰出了大量空間,也最大程度地避免了大量設備和航天員共處一室的安全隱患。其他設備都放入了“牆壁”和“保溫層”中間的夾層中。因為設備不用呼吸,放到這個非密封的空間中也算是得到妥善的安置。

設備不佔空間,人的空間也有了質的飛躍,新飛船的“駕駛室”可以分為工作區、娛樂區、餐飲區以及衛生區,能夠為航天員提供更舒適的乘坐環境。據悉,未來這裡還將配置生活娛樂大屏,讓航天員太空旅行變得更加豐富多彩﹔以及穿戴式顯示儀表,讓航天員可以時刻了解飛船的健康狀況。

智能自主

酷炫安全的座駕也必將伴隨更智能的駕駛功能。新飛船的GNC導航系統可以獨立控制飛船飛行,進一步提高了自主運行能力,提高了在軌生存能力和應用潛力,同時降低了維護運營成本,對我國后續深空探測和載人航天型號的發展具有十分重大的意義。

新飛船入軌后,“飛船大腦”——GNC系統自主確定行駛路線並進行導航,還能實時掌握飛船當前的位置和速度。然后根據預先設定的目標位置及變化參數,實時在線進行一次次的迭代計算,完成時間點和控制量的計算。同時,根據軌道控制特征點自主實施軌道控制,全過程不需要地面指令的協助和干預。簡單來說,就是“飛船大腦”不僅知道飛船現在處在什麼位置,而且還知道將要去哪裡,走哪條路能更快地到達目的地。有了這些技能,試驗船的GNC系統便可以不依賴地面,獨立控制飛船飛行了。

當然,軌道控制方面的進化不止於此,新飛船還具備了全自主連續變道能力。如果說自主變道實現的是自主去往一個目的地,則全自主連續變道實現的就是去往一個最終目的地的過程中智能途經了若干個中間目的地。這種技術,大大簡化了飛船軌道控制的流程,減輕了地面飛行控制人員的工作量。

新飛船還能自己給自己“看病”。在飛行過程中它實時關注著自己的健康,一旦出現問題,通過系統智能的算法自己給自己“診病”,找到病灶並臨時或長久剔除病灶。對於重構功能的實現,則通過身體各部分功能的優化再組合來分擔故障部位所承擔的工作,確保機體整體功能的正常,這也大幅簡化了地面飛控支持保障工作。

性價比高

隨著我國航天事業的發展,我國天地往返運輸需求將不斷高漲,這就需要研發更經濟、更高效的交通工具。新飛船可重復使用,使用成本大大降低。

為了實現多功能使用,新飛船採用“搭積木”式的模塊化設計。不同的任務需求,通過相同的返回艙和不同的服務艙的配置就可以完成。

為了提高可重復使用率,新飛船也精打細算到每一個細節。像星敏感器、計算機等高價值設備原先都放在服務艙裡,落入大氣層時會被燒毀。為了“省錢”,這些高價值設備統統放在返回艙,跟著返回地球,以便重復利用。對接機構也很“金貴”,研制人員就用防熱結構給飛船設計了一個帽子,與其他飛行器對接的時候把帽子掀開,露出裡面的對接機構,等返回地球的時候再把帽子戴上,以保護裡面的設備再入大氣層時不被燒壞,還可以繼續使用。這些先進的設計,讓新飛船的成本大幅降低。

此次試驗船任務對新飛船多項關鍵技術進行了驗証,為下一步研制指明方向、奠定基礎。有了試驗船的探索,相信在不遠的將來,中國的航天員一定會搭乘新飛船自由馳騁寰宇、往返天地。

(責編:趙竹青、呂騫)