载人飞船

2003年10月13日10:27  

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    能保障航天员在外层空间生活和工作以执行航天任务并返回地面的航天器,又称宇宙飞船。它是运行时间有限,仅能一次使用的返回型载人航天器。载人飞船一般包括卫星式载人飞船和登月载人飞船。载人飞船可以独立进行航天活动,也可作为往返于地面和航天站之间的“渡船”,还能与航天站或其他航天器对接后进行联合飞行。载人飞船容积较小,受到所载消耗性物资数量的限制,不具备再补给的能力,而且不能重复使用。1961年苏联发射了第一艘东方号飞船,后来又发射了“上升”号飞船和“联盟”号飞船。与此同期,美国也相继研制成功“水星”号飞船、“双子星座”号飞船和“阿波罗”号飞船等载人飞船。后者是登月载人飞船,把人送上了月球。
    用途
    载人飞船具有多种用途,主要是:①进行近地轨道飞行,试验各种载人航天技术,如轨道交会和对接和航天员在轨道上出舱,进入太空活动等;②考察轨道上失重和空间辐射等因素对人体的影响,发展航天医学;③进行载人登月飞行;④为航天站接送人员和运送物资;⑤进行军事侦察和地球资源勘测;⑥进行临时性的天文观测。
    组成
     载人飞船一般由乘员返回座舱、轨道舱、服务舱、对接舱和应急救生装置等部分组成,登月飞船还具有登月舱。返回座舱是载人飞船的核心舱段,它是飞船上升和返回过程中航天员乘坐的舱段,也是整个飞船的控制中心,返回座舱不仅和其他舱段一样要承受起飞、上升和轨道运行阶段的各种应力和环境条件,而且还要经受再入大气层和返回地面阶段的减速过载和气动加热。
    轨道舱是航天员在轨道上的工作场所,里面装有各种实验仪器和设备。服务舱通常安装推进系统、电源和气源等设备,对飞船起服务保障作用。对接舱是用来与航天站或其他航天器对接的舱段。对接舱除对接锁紧机构外,还有气闸舱,航天员可由此出舱进入空间。应急救生装置保障在应急情况下,使航天员安全返回地面,或转移到其他航天器上。它也是载人飞船的重要组成部分。
    为了保证人员能够进入太空和安全返回地面,载人飞船有以下主要分系统:①结构系统;②姿态控制系统;③轨道控制系统;④无线电测控系统;⑤电源系统;⑥返回着陆系统;⑦生命保障系统;⑧仪表照明系统;⑨应急救生系统。

    特殊问题
    与无人航天器相比,载人飞船因有人直接参与航天活动而在技术上有一些特殊的问题。①环境控制:乘员生活和工作的舱段在结构上要求严格密封,舱内需要采取环境控制措施。环境控制的主要作用是调节舱内和航天服内的温度、湿度和压力,吸收人体新陈代谢的产物(例如呼出的二氧化碳,代谢作用产生的热量和水蒸气等),控制舱内环境中含有的少量有害物质和臭气,提供航天员所需的氧气量、通风量、用水并处理废物。②应急救生:载人飞船的救生装置有弹射座椅、救生塔、分离座舱和载人机动装置等在航天器各个飞行阶段采用各种不同的应急救生手段:上升段采用弹射座椅或救生塔;返回段采用弹射座椅或分离座舱;轨道上营救时,由另一载人飞船靠近出故障的飞船,并与之对接,把乘员营救出来,或航天员乘坐载人机动装置飞到另一载人飞船上去。③人工控制:由人参与操纵和控制飞船,可提高系统的可靠性,处理预料不到的应急情况,为此载人飞船都设有手动控制装置。因自动系统失灵而靠手动方式返回地面已有实例。此外,为便于航天员工作,载人飞船上还设有仪表照明、目视观测和话音通信等设备。④安全返回:为确保乘员安全返回,除靠热防护层和座舱温度控制外,载人飞船或返回舱在返回过程中的制动过载,必须限制在人的耐受范围内,同时还要求较高的落点精度,以便及时发现。⑤高可靠性:为了保证高可靠性,载人飞船的各系统和设备均要进行可靠性设计,关键部件采用备份系统(双备份或三备份),飞船须在严格的环境条件下进行地面测试和模拟飞行试验,以排除隐患。飞船的设计还要保证航天员在必要时能够维修和置换有故障的设备。
(王希季 范剑峰 李思强)

    来源:中国运载火箭技术研究院

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(责任编辑:赵竹青)
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