印度成功开展载人航天逃逸塔试验，航天专家：印度在国际航天领域呈现竞争力

载人航天探索已成为全球航天强国对于载人火箭技术、空间应用技术和空间科学发展的不懈追求。在这个领域，中国、美国、俄罗斯等国家已经取得了载人航天常态化甚至商业化的重大进展。与此同时，载人航天火箭的可靠性、舒适性和智能度也在这个过程中得到了显著提升。在全球航天大国的步伐推动下，越来越多的新兴国家也加入了载人航天的热潮中，其中也包括了最近在航天领域取得不小进展的印度。

印度的航天历史开始于1960年代初，当时印度看到了空间科技对国家发展的重要性。1969年，印度空间研究组织（ISRO）正式成立，标志着印度航天事业的起步。自成立以来，ISRO成功发射了众多卫星，为国家的通信、气象预报、地质勘查和农业发展等领域提供了重要支持。2008年，印度成功发射了首个月球探测器“月船1号”，这被视为印度航天事业的重要里程碑。随后，ISRO又成功发射了火星探测器“曼加里安”，成为继美国、俄罗斯和欧洲航天局后第四个成功发射火星探测器的国家。近年来，印度致力于发展载人航天计划，提出了Gaganyaan载人航天任务，计划在未来几年内实现印度航天员的太空飞行。印度政府对航天事业的投资也在不断增加，目标是在2030年前成为世界航天大国。印度的航天计划不仅仅是对科技创新的追求，也是国家实力和国际地位的体现。通过持续的技术创新和国际合作，印度希望在未来的航天领域取得更多突破，为国家和人民创造更多可能性。同时，印度也积极参与国际航天合作，与包括俄罗斯、法国和日本在内的多个国家和地区开展航天技术和项目合作，积极推动全球航天事业的发展。

印度空间探索的旅程在近年来取得了令人瞩目的突破。2023年夏季，印度成功发射了“月船3号”探测器，并在月球南极附近实现了软着陆。这一成功的探月任务为印度的载人航天计划铺垫了坚实的基础。近期，为了进一步验证载人飞行任务的逃逸程序，印度空间研究组织（ISRO）在萨蒂什·达万SDSC-SHAR航天中心展开了首次高空逃逸塔测试（TV-D1）。这次成功的测试标志着印度载人航天计划迈出了重要的一步，不仅验证了其逃逸程序的可靠性，还为未来可能的载人飞行任务奠定了坚实的基础。

印度的载人航天计划是该国空间探索领域的重要组成部分，其蓝图核心区即由ISRO牵头执行的“Gaganyaan”任务。Gaganyaan任务旨在将两到三名航天员送入太空，并在太空中停留五到七天，为印度空间探索书写新的篇章。为了确保任务的成功，ISRO正在进行一系列严格的测试，包括最近的高空逃逸塔测试。除了这些基本的测试，ISRO还计划使用单级液体火箭来测试舱段系统。这些测试和准备工作是为了确保航天员和设备能够成功地完成太空任务，并安全返回地球。Gaganyaan任务不仅仅是一个独立的项目，它是印度空间探索更广泛计划的一部分。印度总理纳伦德拉·莫迪已经制定了一个雄心勃勃的空间探索路线图，旨在到2035年建立印度空间站，并在2040年前将印度航天员送到月球上。通过这些计划，印度希望在国际航天领域取得一席之地，并激励新一代的科学家、工程师和梦想家参与到空间探索中来。

图1 TV-D1 CM 舱段装配展示

在2023年10月21日，印度成功地开展了逃逸塔TV-D1测试，将无人飞船从主火箭上成功逃逸。本次测试是在当地时间早上进行的，目的主要是进行在飞行中的中止演示（In-flight Abort Demonstration），验证在马赫数为1.2时，若火箭发生故障，逃逸塔是否能正常工作并将飞船脱离存在故障的火箭。测试也同时包括使用新开发的测试载具，和对舱段分离和安全回收的检测。这项测试涉及一个特别设计的单级火箭，它同时发射了乘员逃逸系统（CES）和舱段模块（CM，或称飞船）。在此次任务中，火箭在11.7千米的高度达到了1.2马赫。在17千米的高度时，CES与CM分离并且主伞在2.5千米时成功展开。

图2 TV-D1 点火起飞

逃逸塔的设计是为了在火箭发射阶段应对可能出现的各种紧急情况。它装备了独立的推进系统，能在短时间内产生强大的推力，将航天员乘舱与火箭迅速拉开一定的距离。逃逸塔的顶部通常装有固体火箭发动机，这些发动机能在毫秒级的时间内点燃，为飞船提供瞬时的加速度，使其迅速脱离故障火箭。逃逸塔通常包括四部分主要组件：固体火箭发动机、控制系统、连接结构和降落伞系统。控制系统用于指导逃逸塔的飞行路径，确保其正确方向的飞行。连接结构负责将逃逸塔与飞船牢固连接在一起，并在适当的时候释放舱段。降落伞系统则负责在飞船分离后，确保它能够安全降落到地面或水面。逃逸塔的设计必须确保其在极端的环境条件下，如高温、高压和强震动下，仍能可靠地工作。其设计还要考虑到快速启动、快速加速和快速分离等因素，以确保在火箭发生故障时能够最大程度地保护航天员的安全。逃逸塔不仅能在火箭发射升空的过程中发挥作用，还能在火箭仍在发射台上时，如发生火灾等紧急情况，快速将航天员带离危险区域。在逃逸塔的设计中，每一个组件的选择和配置都经过了严格的计算和测试。例如，固体火箭发动机的选择需要考虑到它的点火速度、推力和可靠性；控制系统的设计需要确保它能够在极端的环境条件下，如高温、高压和强震动下，仍能可靠地工作。而降落伞系统的设计则需要考虑到它能否在不同的高度和速度下准确打开，以及它的结构是否足够强大，能够承受下降过程中可能遇到的各种冲击。逃逸塔的设计和性能直接关系到航天员的生命安全，是载人航天技术中的重要组成部分。所以，印度此次对于逃逸系统工作的检测对未来航天员能否安全进入太空非常关键。

图3 逃逸塔

那么此次亮相的TV-D1飞船段模块（载人飞船）又有哪些技术亮点呢？飞船在Gaganyaan任务中担任至关重要的角色，它是为航天员提供类似地球大气压力条件的重要设施。为了确保任务的顺利进行和航天员的安全，CM的设计和测试环节得到了充分的重视和严格的执行。在TV-D1中，飞船是未加压版本，这种未加压的飞船设计需要符合实际Gaganyaan舱段模块（CM）在实际载人航天的整体尺寸和质量要求，它搭载了所有的减速和回收系统。这个飞船配备了完整的降落伞、回收辅助激活系统和火药装置，旨在紧急情况或任务完成后确保飞船能够安全返回地球。为了保障飞船的正常运行和航天员的安全，飞船的航天电子系统采用双重冗余模式配置，包括导航、排序、遥测、仪器和电源等关键系统。这种双重冗余设计能够确保在一个系统发生故障时，另一个系统能够立即接管，从而保证飞船的正常运行和航天员的安全。此外，飞船在任务中会广泛地进行仪器监测，以捕获飞行数据，评估各种系统的性能，为未来的载人航天任务提供重要的技术支持和经验积累。

在测试结束后，飞船在孟加拉湾降落，由印度海军的专用船只和潜水队负责回收。这种设计旨在确保飞船能够在完成任务后安全返回，同时也为未来可能出现的紧急情况提供了有效的应对方案。为了确保测试的准确性和完整性，飞船在整合后在ISRO的班加罗尔设施进行了各种电气测试，包括声学测试，并于8月13日运送到SDSC-SHAR。在SDSC，它接受了振动测试和与船员逃生系统的预演练，然后最终集成到发射台上的测试。这次测试车辆任务对整个Gaganyaan计划来说是一个重要的里程碑，因为几乎所有的系统都参与到了飞行测试。

印度通过成功执行TV-D1高空逃逸测试，展示了其载人航天计划的进展。测试验证了逃逸塔的功能和飞船的性能。逃逸塔通过自身的推进系统，在紧急情况下快速将飞船与故障火箭分离。飞船为航天员提供类似地球的大气压力条件，其双重冗余的航天电子系统保证了舱内系统的正常运行。此次测试为印度未来的载人航天任务提供了宝贵的数据和经验。同时，印度的航天历史自1969年ISRO成立以来，经历了多个重要里程碑，如“月船1号”和“曼加里安”探测器的发射，现正努力向载人航天领域迈进，展现了印度在国际航天领域的竞争力和未来的发展潜力。

本文作者钱航系航天设计师，航天科普专家