登月飞船最大动压逃逸成功
我国载人登月取得重要突破
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2月11日,梦舟飞船接收火箭发出的逃逸指令,成功实施分离逃逸。 |
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2月11日,长征十号运载火箭一级箭体按程序受控安全溅落于预定海域。 |
一次任务,实现多项关键技术验证。2月11日,我国在文昌航天发射场,成功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。我国载人月球探测工程研制工作取得重要阶段性突破。
11时00分,火箭点火升空,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。12时20分,海上搜救分队完成返回舱搜索回收任务。
在飞船实施逃逸的同时,火箭继续飞行,飞行高度达到约110公里时,进入再入返回阶段,距离海面5米高度时精准悬停,受控溅落海面。这是我国在重复使用火箭技术领域取得的重要进展,标志着我国在突破并掌握重复使用火箭技术上迈出了实质性的关键一步。
这次任务创造了多个首次:是长征十号运载火箭首次初样状态下的点火飞行,是我国首次飞船最大动压逃逸试验,是我国首次载人飞船返回舱和火箭一级箭体海上溅落,是我国首次在海上实施载人飞船搜索回收任务,也是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。
●南方日报记者 王诗堃 黄倩 徐勉 通讯员 黄国畅 本栏图片均据新华社
载人飞船全面负起逃逸和救生任务
此次参试的梦舟载人飞船,主要用于我国载人月球探测任务,兼顾近地空间站运营,飞船返回舱具备多次重复使用的能力。相比我国现役的载人飞船神舟飞船,梦舟飞船轨道机动能力更强、舱内环境更大更舒适,可搭载最多7名航天员,整船性能达到国际先进水平。
与神舟飞船相比,梦舟飞船改变了以往“火箭负责逃逸、飞船负责救生”的模式,而是由飞船系统承担逃逸抓总职能,全面负责逃逸与救生两项任务。
本次试验中,梦舟载人飞船在经历约10分钟的飞行后顺利着落于预定海域。我国首次载人飞船最大动压逃逸飞行试验圆满完成。
什么是飞船逃逸飞行试验?在载人发射任务中,一旦火箭发生紧急故障,需通过配置的逃逸系统,将载有航天员的返回舱紧急带到远离火箭的安全区域。
为了验证飞船逃逸系统,需单独对其开展飞行试验,这就是逃逸飞行试验。
国内外逃逸飞行试验,一般选择两个典型工况:
一种是零高度逃逸飞行试验,验证发射台上零初始速度、超低高度场景的救生能力。2025年6月,梦舟飞船成功完成零高度逃逸飞行试验。另一种则是最大动压逃逸飞行试验,验证上升段气流冲击最猛烈、风险最高状况下的救生能力。
所谓“最大动压”,是指火箭上升过程中,大气对船箭组合体产生的动压的最大值,此时火箭速度一般超过音速,高度达1万到1.5万米。此时,飞船面临超音速气动扰动、火箭失控等多重风险,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。
零高度逃逸飞行试验和最大动压逃逸飞行试验互为补充,共同构建起更严密的安全防护体系。
填补我国最大动压逃逸技术空白
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,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。
据介绍,此次试验的核心突破,集中体现在三个“首次”上:
首次组织实施飞船系统上升段全流程逃逸飞行试验。区别于零高度逃逸飞行试验和其他地面试验,此次试验实现了从火箭点火到上升至最大动压点触发逃逸,再到返回舱安全着海的全链条模拟。
其难点在于,上升段面临的气动阻力、逃逸飞行控制与分离干扰显著,且逃逸信号发出后需在极短时间内完成一系列密集动作,1秒内有近百个指令和动作并发,对飞船提出了全新要求。
试验的圆满成功,进一步验证了上升段超声速高动压条件下逃逸救生系统的工作性能,打破了我国此前未开展过最大动压逃逸飞行试验的技术空白。
首次完成逃逸后落海及海上回收大型试验。此前,神舟飞船均采用陆上回收模式,梦舟飞船零高度逃逸飞行试验也在陆地开展。此次试验首次转向海上回收,在设计上需确保飞船返回舱着海后的安全,并保持稳定漂浮,同时需要针对海上作业的风浪扰动、定位难度大等风险进行充分考虑。
此次试验成功验证了梦舟飞船海上回收的可行性和多系统作业协调性,为我国航天器回收模式拓展提供了实践经验。
首次在文昌发射场开展梦舟飞船全流程总装测试。结合本次任务的环境情况,团队制定并细致打磨飞船总装测试转运与应急逃逸指控方案,针对借助火箭活动发射平台部署飞船发射区地面设备,深入分析待发段火箭环抱平台上高空作业风险并系统制定应对措施,借助此次试验宝贵机会提前验证了飞船与发射场等系统相关接口匹配性,为后续载人登月任务快速进行总装测试与测发控流程奠定了重要基础。
这些突破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。
飞船可在发射上升段任意时刻逃逸
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。
试验过程主要面临飞船舱段安全分离、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。
舱段安全分离是本次试验的首要难题。与正式飞行任务中“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、大角速度等更为严苛的条件下快速完成服务舱和返回舱分离,对分离可靠性和安全性要求极高。
为此,团队深入研究识别逃逸分离内外扰动特性,进行十万次级动力学打靶仿真和三维模型实体检测验证,落实跨院背靠背复核复算机制,确保服务舱和返回舱分离控制安全可靠。
此外,上升段全程逃逸,即试验要求飞船对全程逃逸救生程序进行实飞验证,同时要求飞船在发射段全程具备任意时刻火箭故障后响应地面指令实施逃逸的能力,对上升全程逃逸弹道与程序的匹配性提出了极高要求。
为此,团队创新设计覆盖大气层内低空、中空、高空的全场景逃逸模式,使得逃逸系统不仅可以应对“最大动压”这一极端工况,更能覆盖待发段至抛逃逸塔的上升段全程应急逃逸需求。同时,针对不同高度需求开展逃逸飞行程序开发,确保低、中、高空逃逸模式能有效衔接,并通过多轮弹道打靶仿真、测试,适配各类飞行偏差,让飞船具备在发射上升段任意时刻实施逃逸的能力。
针对高动压逃逸飞行控制难题,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,经过多台次发动机与GNC(制导、导航与控制)分系统匹配热试车修正模型参数,最终实现逃逸高速姿态机动稳定可控,以扎实的技术创新啃下“硬骨头”。
火箭一级在预定海域受控溅落
长征十号系列运载火箭,是我国面向载人月球探测任务研制的新一代载人运载火箭。分长征十号和长征十号甲两种构型。
其中,长征十号运载火箭为三级火箭,捆绑两个助推器,将在载人登月任务中承担梦舟载人飞船和揽月着陆器发射任务。长征十号甲运载火箭为两级火箭,一子级可回收并重复使用,将在空间站应用与发展阶段承担梦舟载人飞船和天舟货运飞船发射任务。
本次试验采用火箭芯一级和飞船的组合体,试验过程约470秒。
2月11日11时00分,火箭7台发动机中的5台同时点火,船箭组合体起飞。
飞行约65秒达到最大动压条件,飞船与火箭实施分离。逃逸塔带动梦舟飞船快速脱离,顺利完成最大动压逃逸试验,随后按预定轨迹落入指定海域。
与此同时,火箭一级继续上升段飞行。飞行约151秒,火箭抵达约105公里高度,这一位置相当于真正任务的一二级分离关机点。发动机熄火,一级开始再入返回流程。
再入返回初期,火箭先在接近真空的环境中完成滑行调姿。飞行约350秒,火箭重启两台发动机,实施动力减速,为再入大气层做准备。
飞行约410秒,一级进入稠密大气层,两台发动机关机,转入气动减速阶段。
气动减速段之后,进入精确着陆段。三台发动机再次点火,后关闭两台发动机,靠中心的一台发动机再进行最后的机动,工作三四十秒,受控溅落于预定海域。
值得一提的是,本次试验为确保安全,测控与回收团队将火箭预定落点与回收船刻意拉开200米安全距离。在后续正式任务中,一级将在海上网系回收平台实现精准回收。
此次火箭一子级成功完成返回段飞行和受控溅落,是我国在重复使用火箭技术领域取得的重要进展。飞行试验进一步考核了火箭返回段发动机多次起动和高空点火的可靠性、复杂力热环境适应性、返回段高精度导航控制等多项关键技术。
后续,长征十号系列运载火箭将全面应用于载人航天工程任务中,与梦舟载人飞船一起,实现我国载人天地往返运输系统的更新换代。
策划/统筹:余佩 张志超
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