2024年3月26日发(作者:iphone7plus价格官网)
搭载神舟十四号的长征二号F火箭上,为什么装了一根“避雷
针”?
6月5日上午10点44分07秒,长征二号F遥十四运载火箭冉冉升空,载着神舟十
四号和3名航天员飞赴太空。
长征二号F遥十四运载火箭
如果你仔细观察就会发现,长征二号F火箭的最顶端有一根长长的“避雷针”。作为
中国载人航天工程的“专车”神箭,长征二号F火箭为什么要装一根“避雷针”呢?其他
型号的火箭为什么没有?
如果说是为了避雷,那么装一根“避雷针”就有点多此一举了,因为火箭发射的时间
窗口都会选择天气晴朗的时候,主动避开雷电暴雨等恶劣天气,甚至有风的天气都会尽量
避开。
既然不是为了避雷,那么这根“避雷针”到底起到什么作用呢?
这就要从我国的载人航天“三步走”计划说起了。1992年,经过多年的周密论证,
我国决定实施代号为“921工程”的载人航天工程,确定了“三步走”的发展战略。
载人航天工程是一项极为复杂的系统性工程,立项时不仅要考虑运载能力和入轨精度
等性能指标,还要将可靠性、安全性指标作为最重要的设计参数。我们确定的设计目标是
可靠性不低于0.97、安全性不低于0.997。
然而,当时我们并没有专门用于载人航天发射任务的火箭。所以,我们就在长征二号
E捆绑火箭的基础上,按照发射载人飞船的要求,以提高可靠性、确保安全性为目标研制
了一枚运载火箭,即长征二号F运载火箭。该火箭由4个液体助推器、芯一级火箭、芯二
级火箭、整流罩和逃逸塔组成。火箭首次采用垂直总装、垂直测试和垂直运输的“三垂”
测试发射模式。
长征二号F火箭全程参与了我国载人航天工程“三步走”战略的每一步,总计执行了
10多次发射任务,其中包括发射5艘无人飞船、2个空间实验室和8艘载人飞船,每一次
都取得圆满成功,将13名、20人次航天员送入太空,任务发射成功率100%。事实上,
该型火箭在经过多次技术改进之后,其可靠性已经提升到了0.9894。
与其他国家的火箭相比,长征二号F运载火箭在设计上最突出的特点是增加了故障检
测处理系统和逃逸系统。为什么要增加这两个系统呢?因为在人类航天史上曾有过一段惨
痛的经历。
1986年1月28日,美国“挑战者”号载人飞船在佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射
升空。由于右侧固态火箭推进器上面的一个O形环失效,并且导致一连串的连锁反应,
“挑战者号”在升空后73秒后,在空中爆炸解体坠毁,7名宇航员无一生还。
从那以后,世界各国的火箭设计专家才意识到逃生系统的重要性。
不过,作为事件亲历者的美国人,却没有接受教训,他们仍然固执认为美国的飞船很
安全。
2014年10月27日,美国航天局安塔尔火箭在升空6秒后发生爆炸。该火箭原本负
责发射向国际太空站进行补给服务的载运飞船——天鹅座宇宙飞船。曾担任美国宇航局太
空船项目经理的黑尔说:“我们证实了,太空船上没有发射逃逸系统是个错误……因此目
前正进行大量工作,要在'猎户座’太空船上建造一个发射逃逸塔。”
我们的长征二号F火箭,从设计之初就取消了其他火箭一旦姿态不稳便自动自毁的功
能,配备了自动故障检测处理系统和逃逸系统。
这两套系统的运作方式是这样的:在飞船待发射阶段和上升阶段,自动故障检测处理
系统会对整个火箭进行故障检测,一旦发现火箭有问题就会自动报警。如果此时航天员正
在塔架上尚未进舱,他们可以就近跳进塔架上的逃逸布袋,逃逸布袋是用一种弹力很强的
特殊帆布做成的,航天员跳进去后用四肢的阻力来控制下降的速度,像乘软滑梯一样从上
面一直滑到地下室的安全地区。
如果航天员已经进舱,甚至火箭已经点火升空,这时就要启动逃逸系统了。安装在长
征二号F火箭上的逃逸系统其实就是一个长达8米的逃逸塔,从远处看就像是装在火箭上
的一根避雷针。逃逸塔由塔架、逃逸发动机和分离发动机组成。当发生紧急情况时,逃逸
发动机迅速点火,使航天员座舱(返回舱)与固体火箭分离,迅速脱离危险区,然后分离
发动机启动,将座舱与塔架分开。
逃逸塔
逃逸塔可以在几十毫秒内瞬间点火,将航天员乘坐的轨道舱和返回舱拽出,距离故障
约1.5公里之外,并利用回收系统实现安全着陆。
不过,逃逸塔并不是随时随地都能发挥作用的,它只能在火箭起飞前900秒到起飞后
160秒的时间段内、飞行高度在0~110千米时发挥作用。为什么是110千米之内呢?
因为这个高度一般认为是外太空与地球大气层的分界线,叫卡门线。
安装在长征二号F运载火箭顶部的逃逸塔,与传统的分离方式相比,具有以下几个特
点:
一是逃逸塔分离为向前分离;二是逃逸塔分离时芯级仍处于工作状态,具有较大的过
载;三是逃逸塔分离时在低空进行,空气阻力较大,需要考虑空气阻力的影响;四是由于
逃逸塔与火箭沿同一轨道飞行,并且火箭仍在加速运动,为防止逃逸塔与火箭相碰撞,在
逃逸塔上增加了偏航控制发动机。
神舟十四号将在轨驻留6个月,中国空间站的氧气等物资够用吗?
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