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太空“快船”

2007-02-27

少年科学 2007年12期
关键词:快船返回舱暴风雪

士 元

目前,在人类已研制出的两种天地往返运输器中,俄罗斯占据了宇宙飞船的主导地位,而美国则在航天飞机方面独占鳌头。不过,处于安全和费用上的考虑,美国现又回过头来研制“猎户座”飞船(CEV:The Crew Exploration Vehicle,又叫乘员探索飞行器)。俄罗斯为了保住自己在飞船上的优势,正加紧开发新一代载人飞船“陕船”号(Kliper),以期在世界载人航天舞台上唱主角。

无柄熨斗

“快船”号的外形很像一个尖头的无柄熨斗,飞行时平底朝下。它的起飞重量达14.5吨。返回舱质量为9.8吨,长度10米,直径(最大处)为3.06米。其舱内体积20立方米,比现有最先进的“联盟TMA”运载量大1倍。它最多能够载6人,能携带500~700千克的货物。“快船”号的燃料储备大大超过“联盟”号(Soyoz)飞船。

“快船”号由可重复使用的返回舱和一次使用的轨道舱(生活舱)、服务舱(设备舱)组成。最贵重的装备和多次使用的电子设备都集中在返回舱内。轨道舱中包括对接硬件设备、卧榻、卫生间及其他生命保障系统。圆环形的服务舱环绕在轨道舱之外,装有飞船轨道发动机装置各单元:主发动机、停靠和定向发动机、燃料箱以及用于热控系统的设备。舱外装有太阳电池、温度调节器以及运动和导航控制系统用的传感器。与“联盟”号飞船不同的是,“快船”号飞船将轨道舱与服务舱结合在一起。这减轻了飞船的总体质量,简化了降落伞系统和着陆装置。当返回舱返回地球时,它与轨道舱一服务舱联合体分离一次即可,所以更安全。

技高一筹

“快船”号具有一系列新特点,其前景十分广阔。首先它很有可能是世界上第一种可部分重复使用的飞船。其返回舱能重复使用25次左右,工作期限为10年。虽然每次飞行前,其头部的保护层、降落伞、着陆装置都要更换。但已大大降低了天地往返的运输费用。它还易于改装,不仅能够往来于空间站,还可以登陆月球、火星等其他地外星球,具有多种用途。因此,它将成为美国“猎户座”的有力挑战者。

“快船”号能够自动飞行长达10~15天。一旦国际空间站遇到紧急情况,“快船”号能迅速将航天员撤回地球。当飞船作为空间站组成部分用来救生时,其飞行的时间可达1年之久。它还装有一个先进的应急逃逸系统,可使飞船及其乘员在发射的任意阶段与出现故障的火箭分离。

“快船”号有飞船型和飞机型两种返回着陆方案。飞船型又称降落伞减速方式或升力式。它可在任何地面着陆,必要时还能在海上降落。飞船的控制系统可将返回舱的实际着陆点控制在距离预计着陆点1千米范围之内。飞机型又称有翼着陆方式或滑翔式,能在普通跑道上进行软着陆。这种新的设计方案能使“快船”号任意选择返回的飞行轨道以及在常规的跑道上降落。

也有报道说,“快船”号在设计上还实现了一个突破,就是全程自动驾驶,不需要航天员进行任何控制。

继承与创新

飞机型“快船”号将综合“联盟”号系列舱式载人飞船和前苏联“暴风雪”号(Buran)翼式航天飞机的最佳特性。其返回舱具有折叠式舱翼。在飞船准备降落进入地球大气层时,返回舱的舱翼将展开。使飞船像“暴风雪”号航天飞机一样着陆。“快船”号还继承了“暴风雪”号航天飞机的防热技术和导航系统。这种导航系统可以使“快船”号按照地面预定的位置精确降落,可以降落在一般的大型飞机场。与“联盟”号相比,“快船”号还更轻、更具舒适性。因此,“快船”号将使今后的航天载人飞行更加安全可靠。

在“快船”号方案的提出之前,前苏联的“暴风雪”号航天飞机虽然先进,但因成本高昂而没有起到应有的作用。因此俄罗斯认为新一代载人航天工具必须抛弃好高骛远的设计理念,具有更加务实的功能和作用。此举不仅能使载人航天飞行的成本大大下降,对航天员的载荷要求以及身体条件的要求也有所降低。“快船”号可由两名专业的航天员驾驶,其中一名负责轨道飞行操作,另一名负责着陆,还可以搭载4名科学家或是太空游客。

此外,“快船”号还是太空旅游的理想工具。它能够为太空旅客提供安全舒适的服务,而且可以便宜地飞行10天。“快船”号的操纵相对简单。如果一个人会驾驶飞机,那么就会驾驶“快船”号。这样,未来的航天游客将不是10人,而是数百人。俄罗斯准备把国际空间站作为一个航天港,最终可能会产生一个如航空公司一样的产业,将来可以把“快船”号这一太空交通工具像空中客车和波音飞机那样出售给其他国家。俄罗斯政府还计划向火星发射一艘基于“快船”号的载人飞船。

目前设计中的“快船”号的主要目的就是为国际空间站服务。将来,“快船”号飞往月球也不是难事,但如想飞往火星则要进行较大的改进。预计,2011年,“快船”号有望第一次升空。

键接

前苏联的“暴风雪”号航天飞机与普通大型客机相差无几,外形同美国航天飞机相仿。其机翼呈三角形,机长36米,高16米,翼展24米,机身直径5.6米,起飞重量105吨,返回后着陆重量为82吨。它有一个长18.3米、直径4.7米的大型货舱,能把30吨货物送上近地轨道,将20吨货物运回地面。其头部有容积70立方米的乘员座舱,可乘10人,设计飞行寿命100次。“暴风雪”号航天飞机终未投入使用。

“联盟”号是前苏联研制的第3代载人飞船的名字。“联盟T”,是“联盟”号的直接升级物和替代品,“联盟TM”相对“联盟T”进行了更多的改进,是俄罗斯航天部门现在拥有的惟一一种可载人航天器,也是可向国际空间站输送宇航员的仅有的两种工具之一(另一个是美国的航天飞机),它还是国际空间站的主要救生飞船。

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