龍飛船2艙設計和神舟3艙哪個更先進?神舟的軌道艙究竟有什麼用?

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當地時間4月27日21時左右,國際空間站又迎來4位新乘客,分別是美國宇航員謝爾·林德格倫(Kjell Lindgren)、鮑勃·海恩斯(Bob Hines)和傑西卡·沃特金斯(Jessica Watkins),以及歐洲航天局宇航員薩曼莎·克裡斯托弗雷蒂(Samantha Cristoforetti)。

此時國際空間站上一共有3名俄宇航員,2名歐洲宇航員,6名美國宇航員。國際空間站的人數達到瞭11人。

不過這種情況是短暫的,Crew-3任務的3名美國宇航員和1名歐洲宇航員將在幾天後返回地球。

也就是說,此次飛船對接國際空間站,是正常的“交接班”。

目前,能夠將航天員運往空間站的飛船並不多,在役的有Space X的龍飛船,俄羅斯的聯盟號飛船,以及我國的神舟飛船。

其中聯盟號和我國神舟飛船都是3艙設計,每次可以接送3名航天員;而Space X龍飛船卻是2艙設計,包括乘員艙和非密封性艙,每次可接送4名宇航員,最多可乘坐7人。

那麼問題就來瞭,最多可以乘坐7人的龍飛船2艙設計更先進嗎?我國神舟載人飛船為什麼要采用3艙設計,而非2艙?

神舟載人飛船為何采用3艙設計?

實際上,咱們在研發載人飛船時,就對飛船究竟是兩艙還是三艙進行過爭論。當時專傢們提供瞭許多方案,最後確定瞭3種方案:

方案一:由軌道艙、返回艙和推進艙組成

方案二:由返回艙、軌道艙、推進艙組成(和方案一有所不同的是艙段分佈位置)

方案三:由返回艙和推進艙組成。

從保護航天員的角度上來看,方案二、三更有利於在發射階段救生,因為返回艙在最前面,當發射失敗後,隻需要由逃逸飛行器將返回艙帶走即可。

隻不過這兩個方案都有致命缺點,其中兩艙設計的方案3因為沒有軌道艙,需要將食物、水以及應用系統的有效載荷、科學實驗儀器等放到返回艙中。

如此一來就要設計空間較大的返回艙,而返回艙越大、越重,對返回技術要求就更高,比如:現如今采用的主傘設計可能就無法滿足要求。

不僅如此,這還會影響返回任務的系統,以及導致系統無法留在軌道上繼續發揮作用。

並且,在當時3艙設計更先進,我國當時雖然航天事業剛發展,但我國老一輩航天人認為,要做就要做最先進的。

在深入研究之後,我國決定研發3艙飛船,並改進瞭方案一,這樣當返回艙返回地球之後,軌道艙仍可以在軌工作,進行各種科學實驗,這就是軌道艙“留軌再用”。

比如:神舟五號是我國第一艘載人發射任務,軌道艙在開展科學實驗的同時,還是航天員的生活艙,衣食住都在裡面,最後還被執行貨物倉的功能,航天員返回地球之後,將垃圾等留在軌道艙。

在返回艙返回後,軌道艙繼續在軌道上工作瞭半年左右,在軌運行期間仍舊進行各種科學實驗工作,最後墜入大氣層。

具備留軌再用的神舟飛船隻有神舟二號、神舟三號、神舟四號、神舟五號和神舟六號。之後的神舟飛船軌道艙不再留軌再用,但它還有其他的作用。

比如:神舟七號有出艙任務,此時軌道艙除瞭以上功能之外,一半還被改成瞭“氣閘艙”,這是因為飛船內外氣壓不同,沒有氣閘艙的話根本無法出艙。

神舟八號開始,我國基本上就瞄準瞭空間站任務,也就是說神舟八號之後,飛船多瞭一個新任務:交會對接。

軌道艙的功能有多瞭貨艙+交會對接,它會攜帶300公斤左右的貨物,軌道艙前端還有交會對接機構,完成飛船和空間站交會對接,組成一個組合體。

也就是說,在我國載人航天歷史上,軌道艙其實是一個非常靈活的艙段,它在不同時期發揮瞭不同的作用。

新一代飛船為何是兩艙設計?

既然三艙設計是當時先進的飛船,那為什麼龍飛船又改成兩艙飛船呢?

這其實是不同時期,對飛船的需求不同。

目前國際上正在研發的新一代載人飛船,基本上都是兩艙設計,包括我國研發的新一代載人飛船。

(載人龍飛船已經屬於在役飛船)

現如今載人飛船的主要功能,就是實現天地往返功能,更像是一個交通工具,將航天員運往空間站工作,或者是帶人進入太空旅行,此時航天員或者乘客隻需要待在座位上就可以,不用再去軌道艙工作和生活。

另外,每次返回時隻有返回艙返回到地球表面,另外兩艙都會墜入大氣層後燒毀,造成瞭較大的浪費。而且三艙結構的返回艙較小,很多儀器設備和科學實驗材料都無法帶回。

也就是說,過去三艙結構的優點,現如今卻成為瞭缺點,而兩艙結構的缺點,卻成為瞭優點。

現如今新一代飛船的返回艙空間更大,能夠容納更多的航天員登上太空,比如:載人龍飛船每次可以接送4名宇航員,最多可以達7名;我國新一代載人飛船最多也可以搭載7名航天員,或者是3名航天員+貨物,使得載人飛船變成客貨兩用飛船,用途更多樣化。

另外,返回艙空間變大之後,可以將整個載人飛船的價值高、重要的儀器安裝在返回艙內。跟以前不太一樣的是以前是分散的,軌道艙有,推進艙也有。

再加上各國都在研發可重復利用技術,返回艙回到地球上繼續利用時,可以大大減少制造新飛船的成本,降低天地往返的運輸成本,節約更多的資金用於探索其他可能。

(我國新一代載人飛船返回艙)

另外,過去制約兩艙發展的是返回艙過大,對返回技術要求更高,但現如今這個問題已經不再是問題,比如:神舟飛船采用的是1具減速傘,1具主傘,而我國新一代載人飛船采用瞭群傘,有2具減速傘,3具主傘,不僅可以將超高速飛行的返回艙在極短時間裡,減到市區裡汽車的行駛速度,還能確保將來航天員乘坐飛船返回時,過載和姿態旋轉感受良好。

返回艙底部配備的著陸氣囊不僅可以適應海陸環境,還能夠實現無損著陸,實現返回艙可回收利用。

當然瞭,究竟是三艙設計更先進,還是兩艙設計更先進,這一點其實是沒有可比性的,因為在不同時間,人們需要解決的問題不同。

無論是三艙設計,還是兩艙設計,都是為瞭更好地服務航天探索計劃,我們不能脫離大環境,去評判哪個更先進。

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  • 本文由 发表于 2022年4月29日
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