【簡介:】自從2003年楊利偉登上太空到現(xiàn)在,整整十八年過去了,人類科技發(fā)展日新月異,各國綜合國力不斷增強(qiáng),世界上卻仍然只有中、美、俄三個(gè)國家有能力把航天員送上太空,載人航天技術(shù)到底難
自從2003年楊利偉登上太空到現(xiàn)在,整整十八年過去了,人類科技發(fā)展日新月異,各國綜合國力不斷增強(qiáng),世界上卻仍然只有中、美、俄三個(gè)國家有能力把航天員送上太空,載人航天技術(shù)到底難在哪里呢?
載人航天
先講一個(gè)故事吧。1961年4月12日,蘇聯(lián)人加加林乘坐東方1號(hào)宇宙飛船,完成了世界上首次載人宇宙飛行,實(shí)現(xiàn)了人類進(jìn)入太空的愿望。美國人怎么都想不到,一個(gè)連可口可樂都造不出來的國家,竟然搶在“水星計(jì)劃”之前完成了進(jìn)入太空的壯舉。
盡管美國人在一年之后也完成了進(jìn)入太空的壯舉,但是人們?nèi)匀恢挥涀×擞壤铩ぐ⒘锌酥x耶維奇·加加林這個(gè)名字,卻沒有多少人記得約翰·格倫。
肯尼迪發(fā)表演講
為了扳回一局,約翰·肯尼迪不得不宣布:We Choose to Go to the Moon。
好吧,這下把NASA高興壞了。因?yàn)樵谀且荒辏麄兊玫搅?20億美元的航天預(yù)算。1962年,中國的GDP只有472億美元。
由此可見,載人航天絕不像蓋房子那么簡單,至少它挺燒錢的。
對(duì)于世界上大多數(shù)國家來說,它們連載人航天的門檻都摸不到,甚至永遠(yuǎn)也不可能摸到。這個(gè)門檻就是強(qiáng)盛的綜合國力、雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、強(qiáng)有力的財(cái)政支持、一大批航空科研人才和先進(jìn)的航天科技。
神舟十二號(hào)航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波
目前能邁過這個(gè)門檻的,除了中、美、俄之外,大概只剩下歐盟、日本和印度了。而對(duì)于這三個(gè)國家而言,它們之所以至今還沒能把自己的航天員送上太空,主要原因是無法克服載人航天的三大核心技術(shù)難題。
大推力運(yùn)載火箭大推力運(yùn)載火箭技術(shù),承擔(dān)著把載人航天器送上太空的任務(wù),是三大核心技術(shù)難題中最簡單的一個(gè)。
說到大推力運(yùn)載火箭,人們很容易想起登月的美國土星5火箭和前蘇聯(lián)的能源火箭,不過這些近地軌道運(yùn)載能力百噸級(jí)的巨型運(yùn)載火箭,由于任務(wù)單一,早已退役多年。目前正在服役的大推力運(yùn)載火箭,比較著名的是美國的重型獵鷹、中國的長征五號(hào)。
長征系列火箭
為了確保發(fā)射任務(wù)萬無一失,大推力運(yùn)載火箭的關(guān)鍵部件必須是雙備份甚至三備份?;鸺诎l(fā)射之前,必須經(jīng)過一系列極其嚴(yán)格的地面測試和模擬飛行,直到?jīng)]有一絲隱患才能放行上天。
另外,由于對(duì)可靠性的重視,實(shí)際上,與航海、航空以及陸上各種交通運(yùn)輸工具相比,大推力運(yùn)載火箭的發(fā)射活動(dòng)要保證最好的安全記錄。
救生及安全返回技術(shù)事實(shí)上,載人航天技術(shù)和不載人航天技術(shù)最大的區(qū)別,就在于救生技術(shù)的應(yīng)用和安全返回的絕對(duì)可靠。
中國空間站
對(duì)于救生技術(shù)而言,載人航天器必須能夠?yàn)楹教靻T提供多套安全可靠的逃生裝置,比如彈射座椅、逃逸塔、分離座艙等。當(dāng)距離地面較近時(shí),如果航天器出現(xiàn)致命故障,航天員能夠通過彈射座椅彈出航天器,然后打開降落傘逃生。
當(dāng)距離地面較遠(yuǎn)時(shí),航天員就不能選擇跳傘逃生了,這時(shí)需要用到分離座艙,航天員必須果斷迅速地啟動(dòng)分離按鈕,將飛船主體與座艙分開,讓自己乘坐座艙逃生。
航天員出艙作業(yè)
當(dāng)飛船進(jìn)入預(yù)定軌道之后,如果飛船遭到損壞或航天員生病,需要營救時(shí),那么就只能暫時(shí)采用船上救生裝置等待地面發(fā)射飛船救生的辦法。
對(duì)于安全返回技術(shù)而言,具體包括反推火箭減速、調(diào)姿、進(jìn)入返回軌道等技術(shù)。載人航天器要想安全著落,必須闖過三道“鬼門關(guān)”。
第一道是過載關(guān)。當(dāng)載人飛船高速進(jìn)入稠密大氣層時(shí),會(huì)產(chǎn)生巨大的沖擊過載,其強(qiáng)度不亞于飛機(jī)撞上火山。
飛船返回艙
第二道是火焰關(guān)。載人飛船在高速狀態(tài)下會(huì)與空氣產(chǎn)生劇烈的摩擦,從而產(chǎn)生幾千攝氏度的高溫。這時(shí)飛船外殼如果沒有安全可靠的隔熱層,將會(huì)被燒成灰燼。
第三道是撞擊關(guān)。載人飛船著陸時(shí),盡管有降落傘降速,但是它的降落速度仍然能夠達(dá)到14米每秒。如果不采取相關(guān)保障措施,后果將不堪設(shè)想。
此外,著陸精度也是一項(xiàng)技術(shù)難關(guān)。
環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)技術(shù)太空環(huán)境和陸地環(huán)境有著天壤之別。太空中高度真空,沒有氧氣,沒有水,人類如果直接暴露在這樣的環(huán)境中,很快就會(huì)因?yàn)樯眢w內(nèi)外的巨大壓差而爆炸,體液會(huì)迅速沸騰汽化。
航天服
太空中溫差極大,由于沒有空氣對(duì)流,載人飛船朝著太陽的那一面溫度可達(dá)100℃以上,而背陰面則會(huì)低至-100℃以下。而在遠(yuǎn)離地球的深空中,溫度則達(dá)到人體根本無法耐受的-273℃。除此之外,太空中還充滿了對(duì)人體有害的宇宙輻射。
太空失重環(huán)境還會(huì)導(dǎo)致人體平衡功能發(fā)生紊亂,引發(fā)組織位移、肌肉萎縮、骨質(zhì)脫鈣等疾病。為了保證航天員的生命安全和健康,科學(xué)家必須研發(fā)出一整套生命保障系統(tǒng)。
“飛天”艙外航天服價(jià)值3000多萬元
這套生命保障系統(tǒng)一般被整合到航天服上。航天服包括艙內(nèi)航天服和艙外航天服,目前世界上有能力研發(fā)和制作航天服的國家,只有三個(gè),分別是中國、美國和俄羅斯。
寫在最后把航天員送上太空,絕對(duì)沒有我們想象中的那么簡單。載人航天系統(tǒng)是由載人航天器、運(yùn)載器、航天器發(fā)射場和回設(shè)施、航天測控網(wǎng)等組成的一個(gè)極為復(fù)雜的綜合性系統(tǒng),有時(shí)還要包括其它地面保障系統(tǒng),比如地面模擬設(shè)備和航天員訓(xùn)練設(shè)施。
這么復(fù)雜的一套系統(tǒng),如果沒有強(qiáng)大的綜合國力支撐、技術(shù)儲(chǔ)備和時(shí)間沉淀,是無論如何也做不出來的。
現(xiàn)階段的歐盟、印度和日本,只能勉強(qiáng)稱為“準(zhǔn)載人航天能力國”。