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    美国“龙”飞船行将初次载人飞翔

     时间:2020-05-27 10:20  

    庞之浩

    在履历了9年空窗期后,美国规划于北京时间5月28日4时33分,用太空探索技能公司研制的全新“猎鹰9号”火箭,把载有罗伯特·贝肯以及道格拉斯·赫利2名航天员的全新“载人龙”(Crew Dragon)飞舟奉上天。

    此次发射号称是自美航天飞机2011年7月执行最后一次使命以来,美国航天员首次从美邦本土升空飞翔,也是太空探索技能公司成立18年以来首次载人使命,将使其成为汗青上第一家使用私家制造火箭以及飞舟将人类送进轨道的公司。

    这是一条甚么“龙”

    “载人龙”飞舟又鸣第2代“龙”飞舟,它具备可重复使用、乘员运输能力强、内部空间年夜以及操作友爱等特色,可以或许执行低本钱、营业化的低地球轨道载人航天飞翔使命。

    它以及“龙”货运飞舟同样,也用“猎鹰9号”火箭发射,都采纳两舱式设计,只不外“载人龙”是由乘员舱以及非密封舱两部门构成的,内部增长了生命保障体系、座椅以及节制面板等;而“龙”货运飞舟是由货运舱以及非密封舱两部门构成的。不采纳“同盟”载人飞舟那种三舱段设计的优点是内部加压空间都集中在一个舱段内,可较着增长航天员的舒适度,搭乘的航天员也多。另外,乘员舱前另有一个庇护交会对接装配的前锥体。

    为了确保“龙”飞舟能快速从货运舱转换成乘员舱,除了了乘员逃逸体系、生命保障体系以及容许乘员操纵飞翔计较机节制舟载节制体系等与载人有关的特设体系外,“载人龙”飞舟的乘员舱以及“龙”货运飞舟的货舱在布局上几近是不异的。

    乘员舱用于输送乘员以及加压货品;非密封舱携带非加压货品。“载人龙”采纳第一流的碳纤维材质以及阿尔坎塔拉面料,净重9.525吨,发射质量15吨,高8.1米,直径4米,加压容积10立方米,非加压容积37立方米,上行载荷能力6000公斤,下行载荷能力3000公斤,处置烧毁物800公斤。该飞舟可自力飞翔事情7天,对接状况下能事情210天。

    与“龙”货运飞舟相比,“载人龙”飞舟有很多突破。比方,“载人龙”使用了新的超等天龙座发念头体系、触摸节制屏以及更耐用的暖防护层等浩繁下一代航天器技能,可容纳7名航天员(今朝俄罗斯“同盟”飞舟只能搭载3人)。

    它是一艘彻底主动驾驶的宇宙飞舟,可以实现全程主动化飞控,全主动对接空间站,全主动应急处置各项预案等,固然也能够切换到人工操控,同时同步遭到总部飞翔节制中间监控。它的信息化程度年夜幅提高。其操控台由3块可挪动的年夜型液晶触摸节制屏构成,它们是驾驶节制的关头,操作进程与使用iPad接近。这款飞舟的操控以及飞翔信息显示在3个面向指挥官以及驾驶员的年夜尺寸触摸屏上。触摸屏兼容航天服的手套。

    触摸节制屏下方有若干物理按键,位于中央节制台上的人工按键是专为告急环境下执行关头使命使用,即若是触控屏泛起妨碍,所有功能均可经由过程硬件节制来实现,“灭火”按键必要航天员按压物理按钮来操作。这类高度电子集成以及平板显示下降了飞舟操作难度,对航天员十分友爱。

    身边不装太阳翼

    “龙”货运飞舟采纳可开展的太阳电池翼,而“载人龙”飞舟的一年夜亮点是取缔了可开展太阳电池翼的设计,而是采纳非加压舱半包抄体装式太阳能电池板,这是一年夜立异。如许可以免泛起电池翼铺不开的妨碍,并且比开展式太阳能电池翼使用率高,效能更好,不管哪一个角度,只要有太阳光照,飞舟就会吸取光辐射。固然,采纳这一技能对本钱以及集成工艺要求甚高,除了了太阳能电池板必需酿成曲面集成外,还必要郑重斟酌、频频测试暖膨胀问题。

    该飞舟另外一年夜亮点是设计理念具备将来太空感,扭转了以去载人飞舟“重功能,轻设计,无美感”的通病,让搭乘“载人龙”飞舟酿成一种太空享受。比方,尽管“载人龙”在形状上是一个传统的钝锥形弹道胶囊与一个鼻锥形帽设计,但它比“龙”货运飞舟更修长圆润。飞舟设计有4扇舷窗,年夜幅扩大了航天员的视线。航天员收支飞舟的入出臂也设计患上很现代、很科幻。

    其内部设计简便,与特斯拉电动汽车内部设计很相似。整个乘员舱望起来就像是一辆奢华的轿车,一共有7个褐色真皮斗式座椅,上层4个,基层3个,它们采纳碳纤维以及阿尔坎塔拉织物质料。为了多带工具,也能够酿成4座。其运货空间位于飞舟尾部,至多能容纳14立方米的货品。若是不搭载7名航天员,还可以加载等量的货品。

    该飞舟既可与“国际空间站”主动对接,也能在航天员的手动节制下完成对接,而无需“国际空间站”的机器臂协助。这象征着“载人龙”采纳了更新的测控装备,能到达更高的节制精度。

    因为飞舟底部主暖防护体系采纳了第三代PICA-X改良型酚醛浸渍碳烧蚀质料,以是飞舟再进年夜气层时可经受屡次高温烧蚀而不显现紧张退化,使航天员在重返年夜气层时能获得更好的庇护,也有益于乘员舱屡次使用,提高了飞舟的重复使用能力,是以有着很好的经济性。它在执行月球或者火星飞翔使命时也无需任何改动。

    逃生不靠逃逸塔

    “载人龙”最年夜的特色是采纳了首创的新型发射逃逸体系。若是在“猎鹰9号”发射“载人龙”的进程中火箭泛起了妨碍,该载人飞舟救生将不使用逃逸塔,而是操纵自身装置的超等天龙座发念头体系入行发射逃逸(该发念头原规划也可用于软着陆,现取缔),这类集成式发射逃逸方案的益处是逃逸体系全程都在飞舟上,让其具有全程逃逸能力,让“载人龙”飞舟本身就具有逃逸能力;另外,因为防止了逃逸塔分手进程,简化了整流罩,以是能提高乘员平安性;另有,该逃逸体系能重复使用。

    详细来讲就是在“载人龙”飞舟4个侧面分别设备推动器吊舱,每一个吊舱配有2台超等天龙座发念头。它仍采纳冗余设计的理念,2台一组,互为备份,每一隔90°安装一组。在这4组8台发念头中,任何1台泛起妨碍都不会对飞舟发生显著影响。

    每一台超等天龙座发念头的推力可达1.6万磅(是“龙”货运飞舟所用发念头的200倍),8台整合后的轴向推力达12万磅。

    分歧于以去的发射逃逸体系,飞舟在发射后的前几秒才能弹射,若是“载人龙”在发射时代遇到伤害,这8台发念头便会当即启动,将飞舟推离“猎鹰9号”火箭,并投递平安地带降落,即在上升阶段的任什么时候刻都能逃逸。

    乘员舱中部有一个标有“EJECT”的年夜手柄,在必要告急逃离的环境下,航天员旋转并拉脱手柄,就会启动飞舟引擎逃离伤害。

    2020年1月19日,编号为C205.1的“载人龙”飞舟,完成为了“发命中逃逸实验”,为“载人龙”首次真人秀做好最后、最关头的展垫。

    马斯克也许也要乘坐“载人龙”

    “载人龙”飞舟曾经筹算采纳被称为“21世纪太空飞舟的着陆方法”,即用超等天龙座逃逸发念头提供缓冲推力,入行悬停节制,加之四条可伸缩的打击减震着陆支腿。如许可以使飞舟像直升机同样正确地在陆地着陆场入行定点软着陆,并且在告急环境下仍能使用降落伞在海洋中降落。这不仅使飞舟着陆更利便,另有助于重复使用,从而下降发射本钱。不外,此方案已经暂停研发,今朝仍采纳传统的水上着陆方法,由于如许更安妥。它安装了2个指导伞以及4个主减速伞,采纳降落伞减速-水面溅落的方法切确收受接管。

    为了确保平安,“载人龙”前后入行了屡次高空伞降实验,只有一次因妨碍而失败。

    2019年3月,一艘无人驾驶的“载人龙”飞舟主动与“国际空间站”对接,胜利入行了首次无人测试飞翔,圆满完成为了验证-1使命。但那时“载人龙”内没有载人,也没有安装显示以及节制模块,以是内部显患上不敷完备。

    而承当一样贸易载人航天运输使命的波音公司就露怯了。其“星际航舟”在2019年12月入行首次无人测试飞翔时泛起了“纰漏”,没能与“国际空间站”对接。今朝,波音公司正在规划入行自费第二次无人驾驶试飞,但还没有肯定详细时间,他们但愿在2021年以前向“国际空间站”发射载人的“星际航舟”。

    本次试飞使命代号为验证-2,此中航天员赫利卖力发射、着陆以及收受接管事情,贝肯卖力交会、对接息争除了对接和飞舟与空间站处于对接状况时代的各项事情。

    此次使命时间到底有多长今朝还不克不及肯定,由于老在变。从最初7天短暂试飞使命进级为正式使命(30-119天),一个月到四个月都有可能。美国航空航天局至今仍没有给出最后时限,摆布尴尬。由于一方面飞舟要受“载人龙”半包抄体装式太阳能电池板的使用寿命限定,这类曲面电池板的凸起错误谬误是会因受暖不均有可能造成电池机能衰减,从而影响整个飞舟停泊空间站的时间;另外一方面,因为“国际空间站”今朝只有一位美国航天员,但要完成的使命不少,以是美国航空航天局但愿新上往的2名航天员(都是航天“老司机”)在“国际空间站”里多事情一段时间,匡助完成一些繁杂的出舱功课使命。

    按规划,从本年5月起头发射的“载人龙”飞舟的舱位费只有5500万美元(也有称2200万美元),波音公司的“星际航舟”飞舟的舱位费近7000万美元,俄罗斯“同盟”飞舟的舱位费已经破记载地高达9000万美元(15年间几近飙升了400%)。太空探索技能公司老板马斯克称,三四年内本身也许乘坐“载人龙”飞舟往“国际空间站”。

    美国贸易载人航天规划采纳官方发包、发射商承包的贸易模式,它将为美国航空航天局节流年夜约200亿-300亿美元。以是此次使命若是胜利,不仅象征着美国重启载人航天关头一发,也是开启贸易载人航天一个新期间。

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