长七返回舱透露三大技术亮点

本报特约记者　张亦驰　本报记者　刘扬

长七搭载的返回舱26日在东风着陆场成功着陆。

中国新一代中型运载火箭长征七号（简称长七）25日晚在海南文昌航天发射场成功首飞，26日下午4时左右长七搭载的多用途飞船缩比返回舱在巴丹吉林沙漠腹地成功着陆。如果说长征七号运载火箭的发射成功揭开了中国新一代运载火箭发射的序幕，那么它所搭载的缩比返回舱的成功回收则向外界展示了中国未来一代载人飞船的雏形。《环球时报》记者26日采访多位专家，对此次返回舱的几大技术亮点进行了解读。

新外形返回舱首次亮相

据介绍，新一代多用途载人飞船缩比返回舱高2.6米，重2.8吨，采用圆锥侧壁加球冠大底的结构构型，其结构主体分为顶部、侧壁、大底三部分。顶部有伞舱、弹射器、导航天线、黑障天线等设备。顶部还是返回舱的主要承力部位，在返回段开伞过程中将承受很大的冲击载荷。侧壁包括防热层、蜂窝板和壁板，其中防热层有4块，并与蜂窝板连接在一起，再用螺接的方式与壁板相连接。侧壁上主要安装有姿态控制、气动测量功能的设备。大底是缓冲着陆冲击载荷的部位，大底由金属大底和防热大底两部分组成，其中金属大底上主要安装有信息管理、能源管理、回收、气动测量等功能的设备；防热大底上还布设了气动测量功能设备。

一名不愿透露姓名的中国专家26日对《环球时报》记者表示，该返回舱至少有三大特点。首先，缩比返回舱采用新外形，这是一个缩小比例的倒锥形返回舱，而不是“神舟”飞船以往的钟形返回舱，和美国的“猎户座”和载人型“龙”飞船比较相似。此次搭载返回舱的主要目的是验证返回舱的气动外形设计，为新一代飞船研制积累实验数据。这个外形将可以承载更多航天员进行深空探测，所以要获得气动方面的重要数据。其次，新的返回舱采用了可重复使用技术，返回舱的金属结构和防热结构是分开的，这就可以验证其金属结构在经历了重返大气层的“烤”验后是否可以继续使用。之前，虽然有些试验也在地面上进行了模拟测试，但通过这次的实际返回将取得一系列宝贵数据。还有就是，该飞船返回舱还采用了一些新的技术，包括黑障通信能力、超音速降落伞等。

弹道式返回为降低技术风险？

据报道，返回舱在“神舟”飞船返回舱的备用着陆场——东风着陆场着陆，以往都是在内蒙古四子王旗着陆。报道称，在飞船返回阶段，首次采用弹道式返回——在长征七号上面级和返回舱组合体分离后，指挥中心不对返回舱进行控制，返回舱依靠分离时的速度和姿态返回着陆。在返回过程中，由于它会受到风速等气象因素影响改变轨迹，所以增加了着陆点的不确定性，使着陆范围扩大。此次设定的返回舱着陆区范围为2万多平方公里。着陆场系统副总设计师卞韩城表示，“虽然增加了测控回收难度，但却能获得更为真实、珍贵的实验数据”。不过，在环境复杂的广阔区域着陆，对于空中和地面搜索队伍是一次考验。根据央视传回的返回舱回收现场图像，整个过程非常顺畅。

专家介绍，弹道式再入飞行器的升阻比为零或者接近零，在空气中只产生阻力而不产生升力，或者只产生有限的升力，但这个升力没法控制。这种飞行器在大气里“飞行”的时间很短，不超过400秒，气动加热量相对较小，再入过程无法控制。而且过载较大，最大制动过载仍然有8-10G，其技术难度较小，但对航天员的身体影响较大，目前载人飞船基本不采用弹道式再入方式。目前载人飞船返回舱较多采用的是半弹道式载入飞行器。该类飞行器具有有限、可控制的升力。

专家认为，返回舱采用了全新的气动外形，这个外形完全可以采用半弹道式再入方式，之所以采用弹道式再入方式是为了免去较为复杂的控制系统，降低成本、减少风险。另外通过这次试验获取参数，也可以更好地为正样研制特别是控制系统研制积累相关经验。

中国未来飞船更大、更舒服

专家认为，这次缩比返回舱的相关试验释放了中国新一代多用途载人飞船的研制已经开启的信号。返回舱采用新的外形，要通过试验获得一手数据才能验证这种外形是否能够正常工作、返回，是否可以重复使用。

专家表示，从这次返回的缩比返回舱便能一窥中国下一代飞船的大致形态。目前，美俄正在研制的新型载人飞船也大都采用这种外形，实践证明这是比较合理的一种模式，不仅可以用在深空探测方面，同时还可以用在近地轨道，现在的技术已经允许将这种外形的返回舱造得更大，让航天员乘坐得更舒服。目前的返回舱太狭窄，航天员不太舒服。新一代飞船主要用于深空载人探测，未来的飞船如何命名还不知道。但从目前看到的外形来看，未来中国的载人飞船肯定会抛弃“联盟”构型，与当前最先进的飞船看齐。▲相关链接

中国首个超音速降落伞有多牛

据报道，为保证长征七号火箭搭载的多用途飞船缩比返回舱成功着陆，科研人员除了为飞船研制主降落伞系统外，还配备了中国返回式航天器使用的首顶超音速伞。

不同于神舟飞船返回舱主伞惯用的红白相间图案，超音速稳定伞是通体黄色，身形看起来像一顶“小黄帽”。这顶比声音跑得还快的“小黄帽”可以矫正返回舱的飞行姿态，是安全返航路上的重要一环。

据介绍，返回舱看起来像一个头部窄、底部敦实的“不倒翁”，在再入飞行过程中它将采取大底朝前、小头朝后的“仰卧”姿态，安装在头顶的主降落伞系统会顺势迎风开伞。但返回试验舱的气动外形是未经在轨飞行试验验证的全新设计，科研人员考虑到返回舱在再入飞行中有可能会出现小头朝前、大头朝后的俯冲姿态，所以在主伞舱旁边安装了一顶超音速稳定伞，一旦出现“掉头”现象，超音速稳定伞可凭借风力矫正返回舱的飞行姿态，从而保障主降落伞的正常工作。

据超音速降落伞的研制单位中国空间技术研究院网站报道，从返回式卫星到“神舟”飞船、“嫦娥五号”试验飞行器使用的航天器降落伞一般都是在亚音速条件下打开，而这次的超音速降落伞则是首个从大气层外返回地球，并在超过1倍音速的超音速条件下开伞飞行的降落伞，它要应对更加恶劣的环境，例如剧烈颤震、反复充气，以及空气摩擦产生的高温。为了确保超音速稳定伞应对重重考验，研制单位在伞形选择优化、材料特性研究、主要承力件结构设计等方面开展了大量仿真计算，并经过风洞试验、高塔投放试验、结构强度试验等试验验证。

此前就有报道称，中国成功进行了超音速降落伞风洞试验，为我国未来火星探测等深空探测任务奠定坚实基础。

超音速降落伞技术难度很大，美国航空航天局已经启动低密度超音速减速器项目，计划进行4次实际超音速飞行试验。2014年6月和2015年6月的两次超音速试验都以失败告终。2014年的试验中降落伞一打开立刻被撕碎，而2015年的试验结果稍好一些，但也不过是接近完全打开时被撕碎。

不过，这种尺寸巨大的超音速降落伞在实际超音速飞行试验中获取了宝贵的测试数据。这项技术试验成功之后，将大大提高美国的火星着陆探测能力。▲（张祥）