長七返回艙透露三大技術亮點

本報特約記者　張亦馳　本報記者　劉揚

長七搭載的返回艙26日在東風著陸場成功著陸。

中國新一代中型運載火箭長征七號（簡稱長七）25日晚在海南文昌航天發射場成功首飛，26日下午4時左右長七搭載的多用途飛船縮比返回艙在巴丹吉林沙漠腹地成功著陸。如果說長征七號運載火箭的發射成功揭開了中國新一代運載火箭發射的序幕，那么它所搭載的縮比返回艙的成功回收則向外界展示了中國未來一代載人飛船的雛形。《環球時報》記者26日采訪多位專家，對此次返回艙的幾大技術亮點進行了解讀。

新外形返回艙首次亮相

據介紹，新一代多用途載人飛船縮比返回艙高2.6米，重2.8噸，采用圓錐側壁加球冠大底的結構構型，其結構主體分為頂部、側壁、大底三部分。頂部有傘艙、彈射器、導航天線、黑障天線等設備。頂部還是返回艙的主要承力部位，在返回段開傘過程中將承受很大的沖擊載荷。側壁包括防熱層、蜂窩板和壁板，其中防熱層有4塊，并與蜂窩板連接在一起，再用螺接的方式與壁板相連接。側壁上主要安裝有姿態控制、氣動測量功能的設備。大底是緩沖著陸沖擊載荷的部位，大底由金屬大底和防熱大底兩部分組成，其中金屬大底上主要安裝有信息管理、能源管理、回收、氣動測量等功能的設備；防熱大底上還布設了氣動測量功能設備。

一名不愿透露姓名的中國專家26日對《環球時報》記者表示，該返回艙至少有三大特點。首先，縮比返回艙采用新外形，這是一個縮小比例的倒錐形返回艙，而不是“神舟”飛船以往的鐘形返回艙，和美國的“獵戶座”和載人型“龍”飛船比較相似。此次搭載返回艙的主要目的是驗證返回艙的氣動外形設計，為新一代飛船研制積累實驗數據。這個外形將可以承載更多航天員進行深空探測，所以要獲得氣動方面的重要數據。其次，新的返回艙采用了可重復使用技術，返回艙的金屬結構和防熱結構是分開的，這就可以驗證其金屬結構在經歷了重返大氣層的“烤”驗后是否可以繼續使用。之前，雖然有些試驗也在地面上進行了模擬測試，但通過這次的實際返回將取得一系列寶貴數據。還有就是，該飛船返回艙還采用了一些新的技術，包括黑障通信能力、超音速降落傘等。

彈道式返回為降低技術風險？

據報道，返回艙在“神舟”飛船返回艙的備用著陸場——東風著陸場著陸，以往都是在內蒙古四子王旗著陸。報道稱，在飛船返回階段，首次采用彈道式返回——在長征七號上面級和返回艙組合體分離后，指揮中心不對返回艙進行控制，返回艙依靠分離時的速度和姿態返回著陸。在返回過程中，由于它會受到風速等氣象因素影響改變軌跡，所以增加了著陸點的不確定性，使著陸范圍擴大。此次設定的返回艙著陸區范圍為2萬多平方公里。著陸場系統副總設計師卞韓城表示，“雖然增加了測控回收難度，但卻能獲得更為真實、珍貴的實驗數據”。不過，在環境復雜的廣闊區域著陸，對于空中和地面搜索隊伍是一次考驗。根據央視傳回的返回艙回收現場圖像，整個過程非常順暢。

專家介紹，彈道式再入飛行器的升阻比為零或者接近零，在空氣中只產生阻力而不產生升力，或者只產生有限的升力，但這個升力沒法控制。這種飛行器在大氣里“飛行”的時間很短，不超過400秒，氣動加熱量相對較小，再入過程無法控制。而且過載較大，最大制動過載仍然有8-10G，其技術難度較小，但對航天員的身體影響較大，目前載人飛船基本不采用彈道式再入方式。目前載人飛船返回艙較多采用的是半彈道式載入飛行器。該類飛行器具有有限、可控制的升力。

專家認為，返回艙采用了全新的氣動外形，這個外形完全可以采用半彈道式再入方式，之所以采用彈道式再入方式是為了免去較為復雜的控制系統，降低成本、減少風險。另外通過這次試驗獲取參數，也可以更好地為正樣研制特別是控制系統研制積累相關經驗。

中國未來飛船更大、更舒服

專家認為，這次縮比返回艙的相關試驗釋放了中國新一代多用途載人飛船的研制已經開啟的信號。返回艙采用新的外形，要通過試驗獲得一手數據才能驗證這種外形是否能夠正常工作、返回，是否可以重復使用。

專家表示，從這次返回的縮比返回艙便能一窺中國下一代飛船的大致形態。目前，美俄正在研制的新型載人飛船也大都采用這種外形，實踐證明這是比較合理的一種模式，不僅可以用在深空探測方面，同時還可以用在近地軌道，現在的技術已經允許將這種外形的返回艙造得更大，讓航天員乘坐得更舒服。目前的返回艙太狹窄，航天員不太舒服。新一代飛船主要用于深空載人探測，未來的飛船如何命名還不知道。但從目前看到的外形來看，未來中國的載人飛船肯定會拋棄“聯盟”構型，與當前最先進的飛船看齊。▲相關鏈接

中國首個超音速降落傘有多牛

據報道，為保證長征七號火箭搭載的多用途飛船縮比返回艙成功著陸，科研人員除了為飛船研制主降落傘系統外，還配備了中國返回式航天器使用的首頂超音速傘。

不同于神舟飛船返回艙主傘慣用的紅白相間圖案，超音速穩定傘是通體黃色，身形看起來像一頂“小黃帽”。這頂比聲音跑得還快的“小黃帽”可以矯正返回艙的飛行姿態，是安全返航路上的重要一環。

據介紹，返回艙看起來像一個頭部窄、底部敦實的“不倒翁”，在再入飛行過程中它將采取大底朝前、小頭朝后的“仰臥”姿態，安裝在頭頂的主降落傘系統會順勢迎風開傘。但返回試驗艙的氣動外形是未經在軌飛行試驗驗證的全新設計，科研人員考慮到返回艙在再入飛行中有可能會出現小頭朝前、大頭朝后的俯沖姿態，所以在主傘艙旁邊安裝了一頂超音速穩定傘，一旦出現“掉頭”現象，超音速穩定傘可憑借風力矯正返回艙的飛行姿態，從而保障主降落傘的正常工作。

據超音速降落傘的研制單位中國空間技術研究院網站報道，從返回式衛星到“神舟”飛船、“嫦娥五號”試驗飛行器使用的航天器降落傘一般都是在亞音速條件下打開，而這次的超音速降落傘則是首個從大氣層外返回地球，并在超過1倍音速的超音速條件下開傘飛行的降落傘，它要應對更加惡劣的環境，例如劇烈顫震、反復充氣，以及空氣摩擦產生的高溫。為了確保超音速穩定傘應對重重考驗，研制單位在傘形選擇優化、材料特性研究、主要承力件結構設計等方面開展了大量仿真計算，并經過風洞試驗、高塔投放試驗、結構強度試驗等試驗驗證。

此前就有報道稱，中國成功進行了超音速降落傘風洞試驗，為我國未來火星探測等深空探測任務奠定堅實基礎。

超音速降落傘技術難度很大，美國航空航天局已經啟動低密度超音速減速器項目，計劃進行4次實際超音速飛行試驗。2014年6月和2015年6月的兩次超音速試驗都以失敗告終。2014年的試驗中降落傘一打開立刻被撕碎，而2015年的試驗結果稍好一些，但也不過是接近完全打開時被撕碎。

不過，這種尺寸巨大的超音速降落傘在實際超音速飛行試驗中獲取了寶貴的測試數據。這項技術試驗成功之后，將大大提高美國的火星著陸探測能力。▲（張祥）