2022年12月,俄罗斯的联盟MS-22号载人飞船疑似遭到了空间小颗粒撞击而受损,飞船出现冷却剂泄漏等问题,最终俄罗斯不得不放弃联盟MS-22号载人飞船,让其空载返航,而联盟MS-22号飞船的宇航员则改乘坐后续发射的联盟MS-23号载人飞船返回地球。现在美国也进行了一个类似的操作。
在6月5日,美国波音公司发射了一艘“星际客机”飞船,这艘飞船原计划飞行几天就要返航,但是在发射升空后,这艘飞船就出现了各种问题。最后美国也采用了类似俄罗斯联盟MS-22号飞船那样的方案。
在北京时间9月7日上午,“星际客机”飞船也采用空载的方式从国际空间站撤离返回地球,而参与“星际客机”飞船飞行任务的2名美国宇航员则选择改坐SPaceX公司即将发射的载人龙飞船返航。历史总是惊人的相似,万万没想到,美国也步了俄罗斯的后尘。
对于美国来说,这一个方案也是很无奈的。虽然美国载人航天技术世界领先,但是在2011年航天飞机退役后相当长的一段时间内,美国都没有载人飞船使用,所以不得不选择高价购买俄罗斯的联盟号飞船的“船票”。
为了摆脱对俄罗斯联盟号飞船的依赖,2014年,NASA和波音公司、SPaceX公司合作,让这两个公司为其研制“星际客机”载人飞船和载人版“龙”飞船,向国际空间站运送美国宇航员。
SPaceX公司还挺给力的,他们研制的载人龙飞船、龙货运飞船早就已经投入使用,载人龙飞船的出现,也让美国彻底摆脱了对俄罗斯联盟号飞船的依赖。相比之下,波音公司的“星际客机”飞船的研制就相当不顺利了,多次因技术问题推迟进度。
此前,“星际客机”飞船曾经进行了2次不载人的飞行测试,2次飞行测试都出现各种问题,在第三次飞行任务中执行的是载人飞行任务,表现也很糟糕。
按照原计划,NASA打算在“星际客机”飞船首次载人飞行任务结束后,对其进行最后的认证,考虑让其给美国运送宇航员往返国际空间站。而现在首次载人飞行任务却以这样的方式返航,对于波音公司来说,无疑是一次沉重的打击,后续NASA是否还会继续投资“星际客机”飞船还很难说。
“星际客机”三伞降落
和SPaceX公司的载人龙飞船一样,“星际客机”飞船返航过程中,都是打开多个降落伞减速的,其中载人龙飞船打开的是4个伞,而“星际客机”飞船则是3个伞。相比之下,我们的神舟载人飞船返回舱返航时只打开1个伞。这是什么原因?哪个方式更好呢?
其实,采用1个伞,还是3-4个伞,主要是根据飞船的重量等因素来确定的。伞的多少,并不意味着技术的差距。所以,适合每款飞船的方式就是最好的方式。
波音公司研制的“星际客机”飞船发射重量达到13.2吨,最多可以搭载7名宇航员,在执行国际空间站宇航员乘组轮换任务时,可以搭载4名宇航员,还能搭载一些货物。SPaceX公司研制的载人龙飞船的参数也差不了多少。相比之下,神舟载人飞船的重量就小很多,大约是8吨,最多搭载3名航天员。
虽然这些载人飞船的载重能力、自重都不同,但是在返航的过程中都是同样的步骤的,需要高速闯入大气层,还需要打开降落伞进行减速,最后在着陆瞬间还需要采用不同的方式来缓冲。像神舟载人飞船返回舱会利用底部的反推发动机进行缓冲,“星际客机”飞船则利用气囊来缓冲,载人龙飞船则简单粗暴,直接掉入大海。
由于飞船下降的过程中,速度相当快,所以需要借助减速伞、降落伞减速。虽然神舟载人飞船在伞降的过程中,最后只打开了一个面积达到1200平方米的主减速伞,但是它还有一个备份的降落伞的。
也就是说,如果在伞降的过程中,主伞没法开启或者出现了问题,备份降落伞就会打开,确保飞船安全着陆。由于神舟载人飞船的重量相对较轻,所以一个面积达到1200平方米的主伞就能实现安全着陆了,不需要多个伞同时打开。
前文我们大致提到了神舟载人飞船、载人龙飞船、“星际客机”飞船的重量,这些飞船的重量差异还是比较大的,载人龙飞船、“星际客机”飞船的重量更大,所以对降落伞的要求自然更高了。
美国的方案并不是增大单个伞的面积,而是直接增加伞的数量,于是载人龙飞船采用了4个伞、“星际客机”飞船采用了3个伞。我们现在正在研制的新一代载人飞船的重量也会更大,也可以搭载7名航天员,所以新一代载人飞船到时候也会采用多个伞的方式伞降。
从这些情况来看,我们的神舟载人飞船采用单个伞、美国载人龙飞船、“星际客机”飞船采用多个伞,并不是我们的伞降技术不行,也不是说美国的伞降技术不如我们,而是根据自身的实际需要来确定的。
从技术的角度来看,单个伞和多个伞其实都有一些缺陷。例如,单个伞降落的话,如果出现较大的横风,可能会导致飞船在下降的过程中出现摇摆的情况。而多个伞同时开启的话,就相对稳定一些,摇摆的问题不会很明显。不过,多个伞的方案,有时候可能会出现部分伞没法顺利开启,而且,这些伞在开启后,还可能会出现缠绕等情况。