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今年的4月30號(hào),這是一個(gè)值的國(guó)人驕傲的日子,神舟十九號(hào)在歷經(jīng)半年的任務(wù)后,終于凱旋歸來(lái)。
從央視公布的畫(huà)面中,我們也看到這場(chǎng)驚險(xiǎn)的“返航”。特別是飛船降落最后10公里,引導(dǎo)傘、減速傘依次打開(kāi),最終主傘宛若一朵絢麗的煙花,綻放在東風(fēng)著陸場(chǎng)的上空。

但有細(xì)心的觀眾會(huì)發(fā)現(xiàn),巨大的降落艙只有一個(gè)主傘,而美國(guó)載人龍飛船足足有4個(gè)傘。
中國(guó)只開(kāi)1個(gè)主傘降落,為什么美國(guó)飛船同時(shí)開(kāi)4個(gè)傘?難道我們的技術(shù)真不如美國(guó)?

重量之爭(zhēng)
大家最先注意到的,是中美飛船在降落時(shí)的傘數(shù)量差異:中國(guó)神舟十九號(hào)只使用一個(gè)主傘,美國(guó)的“龍”飛船卻配備了四個(gè)主傘。
這種差別讓很多人誤以為中國(guó)是因?yàn)榧夹g(shù)不夠成熟才只用一個(gè)傘,但事實(shí)上,傘的數(shù)量背后是一個(gè)很基本卻被忽視的因素,那就是飛船的重量。

中國(guó)神舟飛船的返回艙重量大約在3噸左右,而美國(guó)的“龍”飛船重達(dá)10噸,早期的“阿波羅”飛船更是接近17噸。
這么大的體量在返回地球時(shí)帶來(lái)的下落沖擊力也相應(yīng)更強(qiáng),如果只用一個(gè)傘,減速效果根本不夠,甚至可能直接導(dǎo)致失控或墜毀。為了安全,美國(guó)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)只能增加降落傘數(shù)量,分散沖力。

中國(guó)不是沒(méi)有試過(guò)“群傘降落”的方案,早在2020年,新一代載人飛船進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),科研人員就為它設(shè)計(jì)了三主傘并行打開(kāi)的系統(tǒng)。
當(dāng)時(shí)因?yàn)轱w船整體比神舟系列重一倍以上,用單個(gè)傘確實(shí)無(wú)法滿足降速要求。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示傘多并不一定意味著更安全,多個(gè)傘打開(kāi)時(shí)容易因風(fēng)速、繩索擺動(dòng)等原因發(fā)生纏繞,嚴(yán)重的還可能引發(fā)失穩(wěn),影響飛船姿態(tài)。
在這點(diǎn)上,中國(guó)工程師的選擇是穩(wěn)妥而理性的,他們分析發(fā)現(xiàn),對(duì)于神舟這類中等體量的飛船,用一個(gè)主傘加一個(gè)備用傘就足夠應(yīng)對(duì)著陸沖擊。

在已有成熟三級(jí)開(kāi)傘系統(tǒng)(引導(dǎo)傘、減速傘、主傘)配合下,飛船可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)降速,最終控制在每秒7至8米的速度著陸。這個(gè)速度,結(jié)合著陸時(shí)點(diǎn)火的反推裝置,足以保證航天員的安全。
這個(gè)差異體現(xiàn)的不是誰(shuí)“更先進(jìn)”,而是兩種完全不同的設(shè)計(jì)邏輯。美國(guó)飛船體積大、任務(wù)載荷重,所以必須靠多個(gè)傘來(lái)增加穩(wěn)定性。

中國(guó)飛船體積小、重心集中,反而適合單傘系統(tǒng)。說(shuō)到底,飛船不是越重越好,傘也不是越多越安全,合理搭配才是關(guān)鍵。
就個(gè)人看法而言,我認(rèn)為這種差異不能簡(jiǎn)單地看成技術(shù)高低的比較。中國(guó)航天在有限資源下尋求最優(yōu)解的能力,更值得被關(guān)注。

不同的落點(diǎn),不同的方案
神舟十九號(hào)安全返航的過(guò)程里,有一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)被不少人忽略了,那就是它的“落地方式”。中國(guó)的飛船一向選擇在內(nèi)蒙古東風(fēng)著陸場(chǎng)著陸,而美國(guó)的“龍”飛船則是降落在大西洋或墨西哥灣的海面上。
這個(gè)差異看起來(lái)只是地點(diǎn)不同,實(shí)際上卻直接影響了整個(gè)傘降系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

內(nèi)蒙古的著陸場(chǎng)地勢(shì)平坦、空曠,人煙稀少,非常適合大型飛行器實(shí)施陸地回收。每當(dāng)返回艙下降到離地還有一米左右的距離時(shí),艙體下方會(huì)點(diǎn)火啟動(dòng)四個(gè)反推發(fā)動(dòng)機(jī),對(duì)落地的最后沖擊進(jìn)行緩沖。
這個(gè)裝置就像飛船的“最后一腳剎車”,在不需要大規(guī)模裝備的前提下,大大提升了航天員落地時(shí)的舒適度和安全性。

美國(guó)的情況就不同了,他們的飛船多半選擇在海面上濺落。這種方式省去了陸地沖擊帶來(lái)的難題,但海面風(fēng)浪不定,海流方向復(fù)雜。
在飛船傘降的過(guò)程中,如果只有一兩個(gè)降落傘,很可能會(huì)因?yàn)轱L(fēng)速不穩(wěn)導(dǎo)致飛船姿態(tài)失控,美國(guó)不得不在飛船上配備四個(gè)降落傘,以保證飛船在海上緩慢、平衡地接觸水面。

早年間美國(guó)“自由鐘7號(hào)”飛船就曾因艙門(mén)提前打開(kāi),導(dǎo)致海水灌入,險(xiǎn)些釀成悲劇。更麻煩的是,海上搜救涉及船只、飛機(jī)、定位等多部門(mén)協(xié)調(diào),稍有延誤就可能耽誤救援,增加風(fēng)險(xiǎn)。
從技術(shù)角度看,中國(guó)并不是不能做海上回收,而是根據(jù)自身國(guó)情和技術(shù)路徑,選擇了最可靠、最可控的方案。
陸地著陸雖然沖擊略大,但配合反推裝置、精準(zhǔn)導(dǎo)航和成熟的地面搜救系統(tǒng),整個(gè)流程效率極高,幾乎可以實(shí)現(xiàn)“定點(diǎn)著陸”。

“精而有備”
中國(guó)的神舟系列飛船早已設(shè)計(jì)了三級(jí)開(kāi)傘系統(tǒng),分別是引導(dǎo)傘、減速傘和主傘,外加一套備用主傘。這種層層推進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣的方式,并不是“湊合”,反而非??茖W(xué)。
飛船在穿越大氣層后,速度仍然很快,等高度下降到約10公里時(shí),引導(dǎo)傘會(huì)最先打開(kāi),用于調(diào)整姿態(tài)和方向。

這之后,減速傘被迅速拉出,把飛船的下降速度從接近180米每秒,拉到相對(duì)緩和的狀態(tài)。
最后主傘才登場(chǎng),展開(kāi)后將速度降至大約每秒7至8米的安全范圍。等返回艙離地還有一米時(shí),四個(gè)反推發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)同時(shí)點(diǎn)火,把那一瞬間的沖擊再削減一層。

可能有人會(huì)說(shuō),美國(guó)飛船用了四個(gè)主傘,容錯(cuò)率高,中國(guó)只靠一個(gè)萬(wàn)一打不開(kāi)怎么辦?
但實(shí)際上,神舟飛船并不是沒(méi)有“備胎”,而是把它藏了起來(lái)。除了正常工作的主傘系統(tǒng)外,飛船還有一套備用主傘,一旦主傘未能正常開(kāi)啟,備用傘會(huì)立即介入。
也就是說(shuō),我們并不是在“賭運(yùn)氣”,而是早就為突發(fā)情況留好了后路。

背后的底氣
神舟十九號(hào)飛船在完成任務(wù)后,繞地球飛行幾圈,僅用了約8小時(shí)就返回地球,整個(gè)過(guò)程順暢又高效。
這種快速再入模式對(duì)導(dǎo)航精度、飛行姿態(tài)控制、大氣層再入角度等要求都非常高,一旦角度稍微偏差,就可能造成飛船燒毀或者反彈出大氣層,難度不亞于一次精準(zhǔn)投籃。能做到這一點(diǎn),本身就是對(duì)中國(guó)航天控制技術(shù)的一次大考。
而且中國(guó)還在積極推進(jìn)可重復(fù)使用的航天器,比如“昊龍”運(yùn)貨航天飛機(jī)。這種飛行器能在完成任務(wù)后重復(fù)使用,不僅節(jié)省成本,還可以大大縮短航天任務(wù)的準(zhǔn)備周期。

以前美國(guó)因?yàn)楹教祜w機(jī)維護(hù)成本高、風(fēng)險(xiǎn)大,最終選擇全部退役。而中國(guó)的做法則是吸取教訓(xùn)、針對(duì)性改良,力求在“可復(fù)用”這個(gè)方向上找到更穩(wěn)妥的路徑。
美國(guó)在這方面也有進(jìn)展,比如無(wú)人X-37B飛行器,其實(shí)已經(jīng)接近載人航天飛機(jī)的形態(tài)。但目前來(lái)看,它依舊屬于軍事或?qū)嶒?yàn)性質(zhì),而中國(guó)的方向更明確,目標(biāo)是服務(wù)載人航天、空間站補(bǔ)給等實(shí)際任務(wù)。

結(jié)語(yǔ)
降落傘的數(shù)量,看似只是技術(shù)選擇,其實(shí)是國(guó)家航天能力與理念的體現(xiàn)。
中國(guó)神舟十九號(hào)用一個(gè)主傘成功返航,并非因?yàn)橘Y源有限,而是基于對(duì)自身飛船性能、著陸環(huán)境與工程穩(wěn)定性的精準(zhǔn)把控。這背后,是中國(guó)航天幾十年不斷積累與提升的成果。
如今,中國(guó)不再是追趕者,而是有能力制定標(biāo)準(zhǔn)的航天大國(guó)。我們不必去復(fù)制別國(guó)的路徑,因?yàn)槲覀円呀?jīng)走出一條屬于自己的航天之路。而這條路,走得踏實(shí)、穩(wěn)當(dāng),也越來(lái)越寬。

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