揭秘高性能獵戶座飛船

東方星

設(shè)計(jì)理念“萬金油”

大量航天實(shí)踐表明，就當(dāng)今技術(shù)水平而言，載人飛船比已退役的美國大型航天飛機(jī)更可靠、更便宜。所以，美國現(xiàn)在正積極研制新型載人飛船。這些新型載人飛船不僅保留了目前載人飛船可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，還具有用途廣泛、運(yùn)輸能力強(qiáng)和可重復(fù)使用等新特點(diǎn)。

建造載人飛船的計(jì)劃在在小布什當(dāng)政期間就已提出，奧巴馬當(dāng)選美國總統(tǒng)以后，計(jì)劃將飛船主要用于載人深空探測(cè)，也可作為國際空間站天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)的備份。

因此而誕生的獵戶座擁有卓越的設(shè)計(jì)：一是用途廣，有的既可飛往空間站，也能飛往月球、小行星或火星，而目前使用的載人飛船都是單一用途的;二是可以重復(fù)使用，目前的載人飛船都是一次性使用的，而獵戶座飛船可重復(fù)使用10次左右，因此能大大降低成本;三是運(yùn)載能力增加，獵戶座每次可以運(yùn)送4～7人，而目前的載人飛船每次最多可運(yùn)3人;四是采用兩艙構(gòu)型，這樣能降低成本，提高可靠性。

研發(fā)技術(shù)第一流

獵戶座由服務(wù)艙、乘員艙、發(fā)射中止系統(tǒng)（LAS，也叫異常中斷系統(tǒng)，或逃逸塔）以及飛船適配器組成，重約23噸，直徑約5米。其加壓艙容積約為19.5立方米，可居住容積8.9立方米。除了增大了直徑以外，獵戶座增大內(nèi)部可用空間的措施之一是使用了更少的儀表盤（10個(gè)左右）。

相比阿波羅飛船，獵戶座的指令艙雖然與之相似，但明顯更大、更壯，其艙內(nèi)空間比阿波羅指令艙大1倍。在技術(shù)性能上，它也比阿波羅有大幅度提高，分系統(tǒng)和元件采用許多創(chuàng)新技術(shù)。獵戶座采用太陽能電池翼供電，所以功率大，行動(dòng)時(shí)間長，而阿波羅飛船只能由燃料電池短期供電。

獵戶座擁有世界上最大的防熱罩，它采用先進(jìn)耐高溫復(fù)合材料，由數(shù)十萬個(gè)蜂窩結(jié)構(gòu)組成，可以有效阻絕飛船以26馬赫速度接近地球大氣層時(shí)，飛船表面高達(dá)1763℃的高溫。每次返回地面后隔熱罩還可以替換。

由于獵戶座是一種多用途飛船，其飛行范圍要達(dá)到超出月球至更遠(yuǎn)，所以飛船內(nèi)的航天員將面臨更強(qiáng)的宇宙輻射，因此獵戶座飛船上的輻射屏蔽系統(tǒng)也是一大關(guān)鍵性的分系統(tǒng)。

該飛船上的中央計(jì)算機(jī)為飛船的大腦，是同類飛船中最先進(jìn)的，每秒處理的指令數(shù)量可達(dá)到4.8億條，這是國際空間站的25倍，航天飛機(jī)的400倍， 阿波羅飛船的4000倍。該中央計(jì)算機(jī)還能抵抗極端的高溫和寒冷環(huán)境，以及嚴(yán)重的輻射甚至是振動(dòng)環(huán)境，其重啟的時(shí)間只需15秒。

安全性較航天飛機(jī)提高了10倍，是獵戶座的又一特征，這大大增強(qiáng)航天員生存的機(jī)會(huì)。主要是因?yàn)榘l(fā)射時(shí)獵戶座與火箭串聯(lián)在一起，并具備逃逸裝置—發(fā)射中止系統(tǒng)。發(fā)射中止系統(tǒng)是宇宙飛船進(jìn)入發(fā)射程序后的一道關(guān)鍵性安全設(shè)計(jì)，當(dāng)獵戶座進(jìn)入發(fā)射持續(xù)后，如果需要緊急中止發(fā)射，那么就要啟動(dòng)以毫秒為單位的發(fā)射中止系統(tǒng)，在緊急情況下可以激活乘員艙并啟動(dòng)逃生程序，通過小型火箭讓乘員艙脫離火箭。

高軌嘗試不犯愁

2014年12月4日，美國用德爾他-4H發(fā)射首個(gè)無人試驗(yàn)型獵戶座—探索飛行實(shí)驗(yàn)-1，以測(cè)試其系統(tǒng)。在探索飛行試驗(yàn)中，獵戶座進(jìn)入了高約5793.64千米的地球軌道（比國際空間站運(yùn)行軌道高15倍，目的是模擬獵戶座飛船從月球軌道進(jìn)入返回軌道后的速度），繞地球飛行兩圈，4.5小時(shí)后以大于32180千米/時(shí)的高速再入大氣層，在經(jīng)受2000℃的高溫考驗(yàn)后，最終濺落在太平洋。這次飛行試驗(yàn)使美國國家航空航天局能夠評(píng)估獵戶座的性能和集成性，為未來的深空探測(cè)任務(wù)做準(zhǔn)備。

工程師們記錄獵戶座宇宙飛船的各項(xiàng)表現(xiàn)，從發(fā)射、飛行、重返大氣層以及最后的安全著陸，整個(gè)過程的數(shù)據(jù)都是極為寶貴的。通過該次試驗(yàn)?zāi)塬@得關(guān)鍵飛行性能數(shù)據(jù)并驗(yàn)證飛船的初期集成能力。

如果說高性能的獵戶座飛船可能也會(huì)面臨困難，那么最大的困難可能源于美國政府能不能一如既往地支持如此“敗金”的它，這關(guān)乎著人類探索太空的進(jìn)程。