载人“龙”飞船技术:创新与风险并存

中国国防报 2020-06-09 10:19:23

美国东部时间5月30日下午3时22分,美国空间探索技术公司用“猎鹰9号”火箭将载有两名航天员的载人“龙”飞船成功送上太空。这是美国航天飞机退役后时隔9年,美国首次在本土利用航天运载系统实施载人发射,也是美国民营航天公司首次将人送入地球轨道,因此备受外界关注。载人“龙”飞船的技术创新经验表明,在载人航天工程中,创新与风险并存。

技术创新

载人“龙”飞船采用两舱式设计,具有可重复使用、乘员运输能力强、内部空间大和操作友好等特点,能够执行低成本、商业化的低地球轨道载人航天飞行任务。载人“龙”飞船可容纳7名航天员,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6000千克,下行载荷能力3000千克。该飞船可独立飞行工作7天,在对接状态下能连续工作210天。

与俄罗斯“联盟号”飞船和“龙”货运飞船相比,载人“龙”飞船采用诸多新技术,被认为是新一代载人飞船。其技术创新主要体现在以下方面。

采用新型逃逸系统。载人“龙”飞船4个侧面分别装有推进器吊舱,每个吊舱配有2台“超级天龙座”发动机,两台一组,互为备份。在发射过程中,一旦火箭出现故障,载人“龙”飞船将利用“超级天龙座”发动机进行发射逃逸。由于这套发射逃逸系统全程都安装在飞船上,使飞船具备全程逃逸能力,提高了航天员的安全性。

实现完全自动驾驶。载人“龙”飞船具备全程自动化飞控、全自动对接空间站、全自动应急处理等功能,也可切换至人工操控,并同步接受地面飞行控制中心监控。飞船采用现代信息技术,操控台由3块可移动大型液晶触摸控制屏组成,操作过程与使用iPad的方法类似。

取消传统的可展开太阳能电池翼,采用非加压舱半包围体装式太阳能电池板。这种电池板设计可避免出现电池翼不能展开等故障,且使用率高,效能更好。不过,采用这一技术除要求电池板由曲面集成外,还需要反复试验电池板的受热膨胀等问题。

载人“龙”飞船底部主热防护系统采用第三代PICA-X改进型酚醛浸渍碳烧蚀材料,可承受多次高温烧蚀而不出现严重退化,使航天员在重返大气层时能得到更好保护,也有利于乘员舱的多次使用,提高了飞船的重复使用能力。

载人“龙”飞船既可与“国际空间站”自动对接,也能由航天员在手动控制下完成对接,无需机械臂协助,这意味着载人“龙”飞船的对接系统能够达到更高的控制精度。

载人“龙”飞船内部设计力求简洁、舒适和美观,使搭乘载人“龙”飞船变成一种太空观光体验。例如,飞船设计有5扇舷窗,大大扩展航天员的视野。乘员舱看起来就像是一辆豪华轿车,共有7个褐色真皮斗式座椅,上层4个,下层3个,采用碳纤维和特殊织物制成。

风险仍存

对于载人“龙”飞船的技术创新,业内人士有不同意见。他们认为,由于载人“龙”飞船采用的新技术,必然增加航天员的安全风险,这也是这次发射面对的最大压力。

实际上,对载人航天这种大型系统工程项目来说,创新与风险并存。据美国宇航局评估,这次载人“龙”飞船的首次载人飞行有1/276的概率是致命的,有1/60的概率会因某个问题导致任务失败,但不会引发机组人员死亡。虽然载人“龙”飞船首次发射成功,但要确保今后每次飞行都安全,仍然十分困难。美国宇航局航天飞机项目主管对载人“龙”飞船的安全性表示担忧,他说:“(在载人航天领域)经验比知识更重要,经验能够带来一种直觉,不仅让人发现问题,还能意识到如何解决。载人‘龙’飞船团队应该吸收这种洞察力,并学会运用它。虽然他们应对挫折的态度令人鼓舞,但这趟载人飞行仍令人担忧。”

事实上,任何一个载人航天工程项目,必须在大胆创新和风险控制之间找到平衡。由于载人航天工程本身十分复杂,除正确进行地面试验和系统仿真外,更重要的是在飞行实践中不断总结经验教训。(黄志澄)

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