我们没办成的事,美国办成了,NASA“充气式返回舱”成功返回地球

美宇宙神5火箭成功发射气象卫星和充气式返回舱,返回舱验证了充气式再入减速技术,成功着陆地面。前面这个不是关键,重点是充气式返回。



2020年的时候,长征五号B运载火箭搭载进行首次试验验证的柔性充气式货物返回舱试验舱,在返回过程中出现异常,遗憾失败了,如果那个时候成功,那全球首次就是属于中国了。

充气式返回舱,国外也叫充气式再入减速器,是一种新型充气的弹道式大气 再 入 飞 行 器,它使用充气结构展开折叠的大型防热盾,使得阻力更大弹道系数更低(弹道系数可以理解在大气层中惯性飞行物体的存速能力,弹道系数越高减速越慢)、更好的推开前方炽热的空气层,从而减速更快、受到的气动加热更低、返回地面更经济安全。还有发射储存体积小重量轻、比降落伞坚固得多,因此能在降落伞无法承受会被扯烂的高度和速度下安全展开使用等优点。

这项技术是载人登火星的进入/下降/着陆EDL技术的重要选项,因为火星大气非常的稀薄,降落伞减速虽然适用于几百千克-两三吨的无人着陆器、火星车等,但是对几十吨的载人着陆器、居住舱等就无可奈何了。于是就想出了充气式返回舱技术取代降落伞和刚性隔热罩来减速到安全的速度(例如2马赫以下)随后好用反推火箭进行软着陆。



相比其他方案例如钟/锥形、中等升阻比升力体形、机械展开型等方案,它具有重量 轻,可折叠包装和收拢体积小等特点,还具有传统返回 飞行器的热防护系统、降落伞减速装置和着陆缓冲 / 漂浮系统集成一体的特点,为有效载荷和航天员的 应急返回提供了一种新的技术途径。

不过这项技术的难度非常大,与传统的再入与返回方式相比,充气式减速器具有 两个功能,一个是再入时防热功能,在进入大气层时 承受高超声速气流的气动热载荷 ; 另一个是气动减 速功能,在超声速和亚声速状态时通过气动力减速, 达到着陆速度要求 。

基于这种特殊的空间环境和功能要求,充气式返回舱一般由充气展开柔性结构、气源及充气组件、刚性结构、控制与测量装置、解锁装置等组成,其中最为重要的组成部分即为充气展开柔性结构。充气展开柔性结构在发射时需要折叠包装,在轨及进入过程中充气展开,并维持所需的气动减速外形,能够承受高速下降过程中的气动加热。



为此,如何设计和研制既能柔性折叠又符合轻质高强度要求的薄膜防热材料是研究的关键之一 。

早在20世纪60年代的时候,美国进行了附体式充气减速器(Attached Inflatable Decelerator,AID)项目研究。该项目基于探测火星等空间任务的需求,目标是满足“海盗号”探测器进入火星大气后气动减速的要求。由美国GoodYear公司对充气式进入减速技术开展了较为全面的研究,其采用的构型为附体式等强度曲面型方案。

AID项目原理样机采用了内部挥发气体充气及外部冲压充气补充的方案,即首先利用挥发式气体发生器实现充气结构的快速初步充气,使得充气结构外围的充气口能够展开,然后利用外部气流动压使大气进入而确保充气结构具备足够的内外压差。但是这个项目最终没有成功。


此后,美国又进行了IRV、HIAD、LDSD等多个项目,并进行了很多次的测试,直到这次才刚刚取得第一次轨道级测试成功,可以说美国研究了50多年才终获成功,但是这和实际应用又还有一段距离。

这玩意的成功,表示美国载人火星技术取得了实质性的突破,LOFTID直径19.7英尺(6米),是有史以来穿过大气层的最大钝体气罩,除了可以用于载人登陆火星可以用于从近地轨道包括国际空间站返回物品、回收火箭有用部段以实现复用。



中国2020年首次进行了相关实验,但是在返回时候出现了问题,中国是第一次进行测试,而且第一次就进行轨道级测试,试验结果异常给了我们宝贵的数据和经验,在波云诡谲的国际环境中,我们能有机会有条不紊地试错、有成本进行一次次太空试验,从另一角度看也是实力的体现吧,如今已经过了2年了,差不多也会再进行实验,希望这个可以成功。

失败乃成功之母,美国也曾经历过多次试验,才掌握这项技术的。

展开阅读全文

页面更新:2024-05-18

标签:防热   返回舱   火星   国办   弹道   降落伞   柔性   美国   大气   地球   结构   技术

1 2 3 4 5

上滑加载更多 ↓
推荐阅读:
友情链接:
更多:

本站资料均由网友自行发布提供,仅用于学习交流。如有版权问题,请与我联系,QQ:4156828  

© CopyRight 2020-2024 All Rights Reserved. Powered By 71396.com 闽ICP备11008920号-4
闽公网安备35020302034903号

Top