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标题: 中国航天技术落后美国了吗？“柔性充气返回舱着陆”技术强在哪？ [打印本页]

作者: 山中一日地上三年 时间: 2023-4-3 09:46
标题: 中国航天技术落后美国了吗？“柔性充气返回舱着陆”技术强在哪？
11月10日，美国NASA对外宣布称：其自主研制、试验的“充气式再入减速器”着陆试验取得圆满乐成，充气隔热罩在轨展开、并安全降落在预定海域。

而在此之前的2020年5月5日下午，中国首次发射长征5B运载火箭时，就同时搭载了我国“新一代载人飞船试验船”和“柔性充气式货物返回舱试验舱”，其中新一代载人飞船试验船安全返回地面取得圆满乐成，柔性充气式货物返回舱试验舱，则在返回的过程中由于降落园地的漂移，在降落过程中发生异常。

也就是说此次美国乐成验证柔性充气式返回舱技术，着实是从试验速度上逾越了中国，那不禁要问：中美为何抢先发展“柔性返回舱”技术？这种技术为何50年了才得以攻破呢？中国真的被美国逾越了吗？
中美为何抢先发展“柔性返回舱”技术？
航天器要想乐成进入预定轨道，就要在星箭分离时，航天器的飞行速度凌驾第一宇宙速度，所以火箭就要不停地加快，从而诞生了多级火箭布局。同样航天器要想脱离轨道，重新返回地面也不是简简朴单的事情。由于航天器以极高的速度返回地球时，航天器自身会和稠密的大气层之间产生剧烈摩擦，终极在航天器表面产生上千度的连续高温烧蚀。

所以从上世纪60年代人类掌握航天器返回技术后的半个多世纪里，在航天器返回隔热技术方面，人类不停走得是锥形布局+底部隔热盾+烧蚀降温涂层技术来保护返回舱安全降落，像我国的神舟载人返回舱、俄罗斯的联盟号返回舱、美国的阿波罗、载人龙这些载人返回舱，以及一些无人返回舱利用的都是这种传统、但成熟可靠的航天返回技术。

这种锥形布局+隔热盾+烧蚀降温的返回技术固然成熟可靠，但自身也存在着自庞大、资本高、一次性利用等缺点，特别是这类隔热降温技术只能保护返回舱顺利穿过大气层，并不能对返回舱的安全着陆产生积极作用。为此返回舱还得内置多个超大面积的减速伞+反冲火箭/气囊来降低返回舱着陆速度，而这也使得返回舱+反冲火箭+气囊缓冲布局大量占据返回舱内部空间的同时，超大面积的减速伞也存在着极易缠绕+着陆后返回舱很可能会被减速伞拽到的风险。

所以美国在上世纪60年代既提出，如果能有一种技术在航天器脱离预定轨道，进入大气层前就自动包裹住返回舱本体，同时利用自身张开更大的体积产生更大的飞行阻力，从而降低返回舱进入大气层速度和摩擦热量，并帮助返回舱平稳降落地面的话，之前航天器返回时必须利用的锥形布局、隔热盾、烧蚀降温等技术就可以被替换，而这种技术就被称之为“充气式柔性返回舱技术”。

其最大的优点除了能够保护返回舱安全降落地球外，还有一大上风就是，相比传统隔热盾而言，这种全新布局的柔性充气返回舱不仅对返回舱布局不受任何限制，使得返回舱可以根据航天需求更开放性设计开辟外，柔性充气式返回舱在充气打开之前，自己就是一个可以收纳成体积小巧、重量浮滑的气囊包，所以体重小和轻，也使得其在自己注重轻和重的航天范畴非常有上风，究竟航天发射的重量决定了发射资本。而且这种气囊包打开后就像是一把伞一样，将返回舱本体牢牢包裹住的同时，伞型布局也使得其再入速度更低、具备重复利用的优点。

特别是当前中美两国的新一代载人飞船重量凌驾20吨以上，这么大的质量如果利用之前隔热盾+减速伞的回收方式，不光会使得整个载人飞船返回舱布局受限、隔热性能受阻，同时最关键的就是减速伞面积必要更大，但伞数量不能凌驾4个以上，否则极易发生缠绕，所以这也是中美两个新一代载人飞船出现后，都急于试验这种柔性充气式返回舱的核心缘故原由。

这种技术为何50年了，才得以攻破？
固然这种柔性充气式返回舱技术早在上世纪60年代就被提出，但这种看似简朴的充气气囊布局研制并不简朴，由于这种充气式返回舱在进入大气层之前就要充入大量气体，如果直接充入空气肯定不可，究竟空气中氧气含量凌驾21%，在上千度高温的大气层中很容易被引爆，所以只能充入稳定性好的氦气或者氮气，但这两种气体怎样压缩、且被压缩情况下，如果短时间内快速充入气囊非常关键。

其次就是这种柔性充气返回舱在重入大气层的时间，不光柔性气囊表面会受到高温摩擦产生热量，同时受地球重力和空气密度增大影响，整柔性充气返回舱气囊表面的抗烧蚀本领也要得到进一步提拔，至少保证在充入大量气体后、且与大气层剧烈摩擦高温状态下不会被压爆是，所以就必要开辟一种质地轻、能够重复利用、且抗热本领强的高分子复合材料。

所以对于想要研制这种柔性充气式返回舱的国家而言，除了要办理稳定气体的快速注入、高分子材料的隔热降温、以及气囊缓冲减震功能外，还要能够保证其体积小、重量轻、且具备重复利用的功能，所以这也是该技术固然提出了半个世纪之久，但不停没能乐成实现的缘故原由所在。

中国真的被美国逾越了吗？
如果论柔性可充气返回舱的研制和试验进度，美国早在上世纪80年代就曾试验过，欧空局也曾在本世纪初进行过多次试验，但无一破例全部失败，要么直接在太空未能快速充气、要么就是充气乐成，返回失败。

而我国在2020年随着长征5B首飞时进行的柔性充气返回舱试验舱技术，其终极失败的缘故原由只是降落所在发生大范围变化，在核心的充气、充入大气层方面已经取得试验乐成，信赖背面稍加改进后，我国再次进行相关试验取得乐成的概率会非常大。

当然现阶段美国率先完成这一试验，并不代表美国就走在了中国前线，逾越了中国。当下中美双方依然处于齐头并进的状态，而且美国也只是试验乐成，并没有真正将其应用到载人飞船返回真实过程中，所以终极谁率先将其应用到实际航天返回中，还得看中美双方的盼望速度来决定。

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