本報(bào)記者 付毅飛 陳可軒
據(jù)中國(guó)載人航天工程辦公室消息，2月11日，我國(guó)在文昌航天發(fā)射場(chǎng)成功組織實(shí)施長(zhǎng)征十號(hào)運(yùn)載火箭系統(tǒng)低空演示驗(yàn)證與夢(mèng)舟載人飛船系統(tǒng)最大動(dòng)壓逃逸飛行試驗(yàn)。
此次試驗(yàn)是繼長(zhǎng)征十號(hào)運(yùn)載火箭系留點(diǎn)火、夢(mèng)舟載人飛船零高度逃逸飛行、攬?jiān)轮懫髦懫痫w綜合驗(yàn)證等試驗(yàn)后，我國(guó)組織實(shí)施的又一項(xiàng)研制性飛行試驗(yàn)，標(biāo)志著我國(guó)載人月球探測(cè)工程研制工作取得重要階段性突破。
11時(shí)0分，地面試驗(yàn)指揮中心下達(dá)點(diǎn)火指令，火箭點(diǎn)火升空，到達(dá)飛船最大動(dòng)壓逃逸條件，飛船接收火箭發(fā)出的逃逸指令，成功實(shí)施分離逃逸?；鸺患?jí)箭體和飛船返回艙分別按程序受控安全濺落于預(yù)定海域。12時(shí)20分，海上搜救分隊(duì)完成返回艙搜索回收任務(wù)。
據(jù)了解，此次試驗(yàn)是長(zhǎng)征十號(hào)運(yùn)載火箭首次初樣狀態(tài)下的點(diǎn)火飛行，是我國(guó)首次飛船最大動(dòng)壓逃逸試驗(yàn)，是我國(guó)首次載人飛船返回艙和火箭一級(jí)箭體海上濺落，也是文昌航天發(fā)射場(chǎng)新建發(fā)射工位首次執(zhí)行點(diǎn)火飛行試驗(yàn)任務(wù)。試驗(yàn)成功驗(yàn)證了火箭一級(jí)上升段與回收段飛行、飛船最大動(dòng)壓逃逸與回收的功能性能，驗(yàn)證了工程各系統(tǒng)相關(guān)接口的匹配性，為后續(xù)載人月球探測(cè)任務(wù)積累了寶貴飛行數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗(yàn)。
這次試驗(yàn)到底做了什么？來(lái)自中國(guó)航天科技集團(tuán)五院和一院的專家進(jìn)行了介紹。
飛船最大動(dòng)壓逃逸：挑戰(zhàn)最惡劣氣動(dòng)環(huán)境
中國(guó)航天科技集團(tuán)五院鄧凱文介紹，夢(mèng)舟飛船是我國(guó)繼神舟飛船之后新一代載人天地往返飛行器，未來(lái)主要服務(wù)于空間站工程和載人月球探測(cè)工程。根據(jù)不同任務(wù)，夢(mèng)舟飛船分為近地版和登月版兩型，近地版主要側(cè)重于重復(fù)使用，登月版將在服務(wù)艙配置更強(qiáng)大的動(dòng)力段，實(shí)現(xiàn)地月轉(zhuǎn)移。
相較于神舟飛船，夢(mèng)舟飛船返回艙的體積更大，可以運(yùn)送最多7人在近地軌道往返，同時(shí)具備更強(qiáng)的軌控和姿控能力，以及更強(qiáng)的太陽(yáng)翼發(fā)電能力。此外，神舟飛船在火箭發(fā)生故障時(shí)，由火箭逃逸塔負(fù)責(zé)逃逸，飛船負(fù)責(zé)救生；而夢(mèng)舟飛船的逃逸塔是飛船的一部分，因而由飛船承擔(dān)逃逸和救生。
&bsp; 載人飛船逃逸救生系統(tǒng)是航天員的重要生命保障。在大氣層以內(nèi)，夢(mèng)舟飛船將使用逃逸塔逃逸模式。2025年6月17日，我國(guó)成功開(kāi)展夢(mèng)舟飛船零高度逃逸飛行試驗(yàn)，本質(zhì)上是選取了一種零高度、零速度的極端工況。本次最大動(dòng)壓逃逸飛行試驗(yàn)，則是對(duì)另一種極端工況的考量。
鄧凱文說(shuō)，當(dāng)火箭飛行60多秒，突破音速之后，會(huì)遇到一個(gè)最大動(dòng)壓點(diǎn)。這個(gè)動(dòng)壓點(diǎn)跟空氣密度、飛行速度相關(guān)，出現(xiàn)在高度11公里左右，氣動(dòng)條件最為惡劣。在這種條件下進(jìn)行逃逸飛行試驗(yàn)，飛船要面臨超音速氣動(dòng)擾動(dòng)、逃逸飛行控制與分離干擾顯著、火箭失控等多重風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，逃逸決策與執(zhí)行的時(shí)間窗口很短，逃逸信號(hào)發(fā)出后，要迅速完成一系列密集動(dòng)作，1秒內(nèi)有近百個(gè)指令和動(dòng)作并發(fā)，這對(duì)逃逸系統(tǒng)的響應(yīng)速度和可靠性有很高要求。
鄧凱文介紹，在逃逸救生過(guò)程中，是用飛船返回艙的計(jì)算機(jī)控制逃逸塔姿控發(fā)動(dòng)機(jī)和返回艙發(fā)動(dòng)機(jī)，在分離時(shí)對(duì)飛船的姿態(tài)進(jìn)行控制，為開(kāi)傘創(chuàng)造良好的條件?！拔覀円?guī)劃的這兩次逃逸飛行試驗(yàn)，分別從零高度和最大動(dòng)壓條件進(jìn)行實(shí)飛考核，這樣就閉環(huán)了120公里以內(nèi)逃逸模式，對(duì)試驗(yàn)的兩個(gè)最重要的因素進(jìn)行了驗(yàn)證。”鄧凱文說(shuō)。
火箭低空飛行試驗(yàn)：重點(diǎn)突破四大關(guān)鍵技術(shù)
對(duì)于此次長(zhǎng)征十號(hào)運(yùn)載火箭系統(tǒng)低空演示驗(yàn)證，中國(guó)航天科技集團(tuán)一院朱平平稱其為“一次史無(wú)前例的挑戰(zhàn)”?！氨M管我們將此次任務(wù)命名為‘低空飛行試驗(yàn)’，但它的技術(shù)難度和飛行高度遠(yuǎn)超‘低空’的字面含義?！彼f(shuō)。
據(jù)介紹，該試驗(yàn)主要面臨三方面挑戰(zhàn)。首先，本次試驗(yàn)雖僅有火箭一子級(jí)與夢(mèng)舟飛船配合飛行，但火箭最大飛行高度達(dá)105公里，已突破“卡門線”，達(dá)到未來(lái)正式任務(wù)的一子級(jí)飛行高度。這意味著火箭將進(jìn)入近太空環(huán)境，面臨復(fù)雜的氣動(dòng)和熱環(huán)境考驗(yàn)。
同時(shí)，試驗(yàn)包含完整的“返回剖面”，其最大熱流和動(dòng)壓均為國(guó)內(nèi)目前最高水平。在返回段，火箭需承受極端高溫和氣動(dòng)載荷，對(duì)火箭結(jié)構(gòu)、熱防護(hù)系統(tǒng)及姿態(tài)控制提出了嚴(yán)苛要求。
此外，本次任務(wù)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)“上升段最大動(dòng)壓逃逸”與“返回剖面”的結(jié)合飛行。朱平平說(shuō)，這種“上升—返回”一體化驗(yàn)證，是對(duì)火箭系統(tǒng)全局控制能力的極限測(cè)試，在國(guó)際航天領(lǐng)域尚無(wú)先例。
為了此次試驗(yàn)，火箭團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)突破了四大關(guān)鍵技術(shù)。
一是智能健康監(jiān)測(cè)與推力調(diào)節(jié)?？萍既藛T為火箭配備了“智慧大腦”，在起飛段，它可以實(shí)時(shí)評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備的健康狀態(tài)；在上升段，它通過(guò)精確調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)推力，確保滿足飛船最大動(dòng)壓試驗(yàn)條件，為后續(xù)任務(wù)積累關(guān)鍵數(shù)據(jù)；二是發(fā)動(dòng)機(jī)高空二次啟動(dòng)與懸停點(diǎn)火。返回段需完成2次發(fā)動(dòng)機(jī)再啟動(dòng)，第一次是高空二次啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)軌道調(diào)整，第二次是著陸前懸停點(diǎn)火，為精準(zhǔn)回收奠定基礎(chǔ)。這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性、燃料管理及點(diǎn)火時(shí)序控制有著極高要求；三是創(chuàng)新回收模式與模擬驗(yàn)證。區(qū)別于傳統(tǒng)著陸腿回收，本次試驗(yàn)采用“網(wǎng)系回收模式”。朱平平介紹，考慮到首次試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)控制，火箭在回收船旁約200米的海平面預(yù)制模擬落點(diǎn)著陸，通過(guò)箭船信息交互驅(qū)動(dòng)回收平臺(tái)模擬捕合動(dòng)作，以此評(píng)估火箭與回收系統(tǒng)的匹配度，為后續(xù)實(shí)際回收積累經(jīng)驗(yàn)；四是極端環(huán)境下的熱防護(hù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。“針對(duì)國(guó)內(nèi)最大熱流和動(dòng)壓挑戰(zhàn)，我們優(yōu)化了箭體熱防護(hù)材料及結(jié)構(gòu)布局，確保返回段箭體在高溫、高壓環(huán)境下的穩(wěn)定性?！敝炱狡秸f(shuō)。
（科技日?qǐng)?bào)海南文昌2月11日電）