by 巅峰高地plus)
12月17日
奠基嫦娥五号取得伟大胜利的最后一关则是第二宇宙速度高速半弹道跳跃式再入返回,这一殿堂级技术。
嫦娥五號返回器與軌道艙分離後獨自高速飛向第一次再入點,它將以較小的再入角度再入大氣層,此時速度約為32馬赫,爾後經歷第一次黑障,出黑障後抵達距離地面約60公里高度基於升力作用再次反彈回宇宙空間 120公里高度处,經過一段滑行後二次再入大氣層,這就是「太空打水漂(高速半彈道跳躍式再入返回)」。
月球、小行星、火星等地外天体再入返回地球的航天器通常都要经受3000摄氏度高温烧蚀,返回器大底前端气流甚至可以加热到1万摄氏度以上,高速半弹道跳跃式返回可以有效缓解防热压力,减少防热材料使用量,降低返回器结构重量,增大内部空间,其第一次小角度再入热流烧蚀温度远比直接再入低得多,二次再入时与近地轨道飞船无异。
回顾历史,阿波罗载人登月虽然也宣称采用了高速半弹道跳跃式再入返回技术,但实际上返回舱跳跃最高点也没能突破80公里,更不用说进入太空自由飞,其目的只是单纯为了将半弹道式再入的17个g过载降低至7个g,唯有如此宇航员才能经受得住。
NASA由于迟迟无法突破真正意义上的高速半弹道跳跃式再入返回技术,以致于起源号、星尘号两个探测器不得不以弹道式轨迹再入大气层,产生的过载高达32g,巨大过载对探测器各系统工况稳定性提出了极为苛刻的要求,起源号就是因为重力开关装置故障导致减速伞没能及时打开,进而直接撞毁于地面。
另一个应用高速半弹道跳跃式再入返回技术的是苏联旨在用于载人绕月任务Zond系列无人飞船,该飞船起跳高度太低跳跃高度又太高,安全性不能保障,随着登月竞赛落幕该系列飞船也被尘封在历史的档案中没有了下文。
嫦娥五号返回器应用的高速半弹道跳跃式再入返回方案才是真正的未来技术,可以有效兼容解决力载荷与热载荷问题,其再入最大过载不超过4.8g,仅比近地轨道运行的神舟飞船略高,远小于阿波罗飞船7g过载,也就是说嫦娥五号虽然是无人采样器,但核心数据直接对标载人要求。
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六年前就在我们发射嫦娥五T1试验器的同一年,大洋彼岸猎户座飞船指令舱也由德尔塔-4H型火箭发射入轨,任务代号EFT-1,旨在验证接近第二宇宙速度再入热流条件下的防热材料抗烧蚀能力,这是一次不载人的发射任务,甚至连服务舱都没有,最终在德尔塔-4H末级火箭助力下进入距离地球约5800公里的高轨轨道。
当时大洋彼岸面对这一消息那是相当激动,他们说,这是自阿波罗计划结束后四十二年来,载人航天器飞到距离地球如此远的太空,是历史性的里程碑,也是新纪元……
说得如此绘声绘色的EFT-1猎户座返回舱仍然没能验证高速半弹道跳跃式再入返回技术,也就是说时至今日他们仍然不具备这一能力。
当时间进入今年不知道大洋彼岸将作何感想,因为继承嫦娥五号高速半弹道跳跃式再入返回技术衣钵的我国新一代载人飞船试验船已于今年5月5日发射升空 (CZ-5B)。
进入太空后该飞船依靠自主动力在无需地面测控支持下自主变轨至距离地球超过7000公里的高轨轨道,以比猎户座EFT-1更高的速度再入大气层,并成功验证倒锥体构型条件下的高速半弹道跳跃式再入返回能力。
同样是无人测试,我们的新飞船不仅配齐了服务舱,轨道高度也更高,而且新飞船研制前后历时仅仅3年,处于同一等级的猎户座飞船发展至今则已超过十年。
【 在 doremy (哆来咪) 的大作中提到: 】
: 在哪里看到过,好像说是阿波罗那次有弹,但是最高只弹到80km不到,大气层的中间层都没弹出去。
: 【 在 HxSailor 的大作中提到: 】
: : 论文里的说法是半弹道跃升式,有抬升,但是没有弹出大气层没有二次再入,类似打了一个懵水漂
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