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解读 逃逸系统如何担当“守护神” 运载火箭发射是航天员进入太空的重要一步,也是危险性较大的一个环节。作为救生装置,位于火箭顶部的逃逸系统要完成飞船发射阶段的护航使命,确保航天员生命安全。一旦火箭发射出现意外情况,它可以带走飞船,帮助航天员逃离危险区。而在这个过程中,逃逸系统要力挽狂澜,就得仰仗拥有极高安全可靠性的逃逸系统动力装置——逃逸固体发动机。
给航天员上“双保险” 中国航天科技集团四院41所逃逸固体发动机主任设计师陈红斌介绍,火箭发射后120秒内(即高度在0-39km范围内),一旦发生意外情况,逃逸系统的主发动机将点火工作,其高达70余吨的推力,能在3秒钟内把飞船“拽”到1500米开外,帮助航天员瞬间逃生。 陈红斌指出,火箭在发射后120秒~200秒(即高度在39-110km范围内),倘若再遇不测,4台高空逃逸发动机将同时点火工作,带航天员脱离险境。由此可见,10台发动机可谓在火箭发射飞行阶段为航天员上了“双保险”。 同样,在执行逃逸任务时,航天人同样是上了“双保险”。在此次任务中,除了地面自动启动逃逸模式,航天员也可以手动启动逃逸模式。
可靠性最高可达99.99% “人命关天,所以在宇航发射任务中,逃逸系统是可靠性要求最高的分系统,而且技术状态相对固定。”四院逃逸固体发动机总设计师史宏斌介绍。 作为逃逸系统中最主要、也是最重要的一部分,逃逸发动机的安全可靠性极高。一般来说,常规的固体发动机的安全可靠性指标是99%,但陈红斌告诉记者,逃逸固体发动机对可靠性有着更高的要求,指标经过分解后,包括分离发动机在内的某些发动机的安全可靠性指标甚至要达到99.99%。 一直以来,研制团队都在“抠”一个个技术细节,历经无数次试验和改进。“99.99%意味着一万次只能有一次失误,但即使是这样,我们还要不断改进,确保交付出去的产品不带任何隐患,让研制队伍和航天员放心。”陈红斌说。 从“神一”到“神八”,逃逸系统动力装置从未发挥过逃逸功能,装置在研制之初曾有人笑称,这是“杀鸡用牛刀”。对此,史宏斌不以为然。 逃逸系统在此次交会对接任务中的使命已经完成了,但研制团队的追求永无止境。“未来,我们要做更好的逃逸固体发动机,比肩美、俄等航天强国。”史宏斌说。 揭秘 长二F火箭显神通 浩瀚太空,天宫一号目标飞行器已降轨至对接轨道,准备迎接神舟九号,迎接即将执行我国首次载人交会对接任务的3名航天员。我国首次载人空间交会对接任务大幕即将拉开。 据了解,神舟九号是实施交会对接任务的第二艘飞船,早在神舟八号执行任务之前,便按照批生产模式,与神舟八号、神舟十号一起通过了生产测试。因此,在执行追踪飞行器、交会对接、提供载人环境和上行载荷等任务方面,神舟九号与神舟八号并无二致。 此次神九升空使用的是长征二F遥九火箭。本次神舟九号发射任务将从发射、运行、交会对接、返回、故障处理、故障预案等各个方面全方位地验证改进后的飞船性能,为未来空间站建成比较完善的天地往返运输系统打下坚实基础。 在业内,长二F火箭被誉为“神箭”。因为关系到航天员的生命,它是中国航天史上第一次有明确的0.97可靠性和0.997安全性指标要求的运载火箭。 1999年,首枚长二F火箭将首枚神舟飞船送入太空,至神舟九号飞船发射前,已先后有9枚长二F火箭在太空写就辉煌,留下了不平凡的印记。 到了神舟九号,已经初长成的“神箭”将迎来它生命中的第10次飞行、第4次载人飞行。当然,如果按照设计师系统的眼光,以“一枚全新火箭”的标准来看的话,这将是改进型长二F的第3次飞行,且还是首次载人飞行。 在本次任务中,女航天员首次上天引发公众极大关注。中国航天科技集团神舟九号飞船系统总设计师张柏楠说,针对女航天员,神舟九号飞船团队开展了专项设计和专项试验,反复核算,专项验证、评审。而飞船作出的一些适应性修改,比如座椅、航天服等,都是根据女航天员的实际情况进行的调整,并确保质量,为飞天“神女”创造了非常好的生活条件。
载人火箭迎来高密度发射时代 “正常情况下,一枚长二F火箭的生产周期需要3年。在去年首次交会对接任务完成时,发射神舟九号飞船的改进型长二F火箭就完成了产品生产、验收和综合试验。”航天科技集团改进型长征二号F火箭的总指挥刘宇说。 发射天宫一号、神舟八号、神舟九号3个任务如此靠近,意味着载人火箭迎来了一定程度的高强密度发射时代,应对之策是组批生产。 “组批生产既能满足高密度发射的需要,又可以避免火箭多种状态,便于对产品质量进行统一控制。”作为组织管理的“第一责任人”,刘宇对这一方式已不陌生。 几年前,为了完成首次空间交会对接任务,火箭研制队伍一次性地投产了5枚火箭。其中,2枚用于发射目标飞行器(含一枚备用),3枚用于发射神舟飞船。神舟九号发射前,5枚火箭已经发射了2枚。发射神舟九号的火箭,也来自其中。前2枚火箭的表现好坏,直接能够反映神舟九号用火箭的状态。 神舟八号发射完,火箭设计师系统对飞行数据进行了评估。数据表现非常完美,表明了相关技术和状态得到了初步验证。因为属于同一批次,各方都认为,神舟九号的火箭可以承担载人飞行任务。 神九飞一天只需43度电 神舟九号绕地球飞行1小时耗电仅1.8度,相当于一个功率高的微波炉,飞行一天只需43度。 据上海航天技术研究院811所载人航天电源系统副总设计师马季军介绍,神舟九号电源系统共有三种电源:太阳电池帆板、镉镍蓄电池、应急电池。神舟九号飞船两侧的太阳电池帆板能源源不断将太阳能转化为电能,是飞船上的“发电站”。 神舟九号绕地球飞行一圈需要一个半小时,其中54分钟是在阳光照射的“光照期”,太阳能帆板发的电一半供飞船使用,另一半给镉镍蓄电池充电。在36分钟没有阳光照射的“地影期”,飞船上的电源自动切换到镉镍蓄电池,每天共切换16次。此外,飞船上还携带了应急电池,一旦飞船电力系统发生故障,可以确保航天员安全返回,因此也被称为“救命电池”。出现紧急情况,飞船返回地面需要4小时,应急电池可以确保飞船供电,以及落地后为搜集系统提供24小时供电。 “神舟七号飞船在轨运行期间,三位航天员吃的饭菜是由应急电池来加热的。航天员们都知道应急电池的重要性,舍不得用。”马季军说。 神舟八号和神舟九号设计了更加合适的配电方式,用太阳电池帆板持续产生的源源不断的电能,为航天员们加热饭菜,加热的时间也大大缩短。 神舟九号与天宫一号对接后,天宫一号将会遮挡住神舟九号的部分太阳电池帆板。为了解决能量平衡,将由天宫一号为神舟九号提供一部分电能,神舟九号只需要在每54分钟内充十几分钟的电。 A2-A3版文/图均据新华社
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