飛船降落傘揭秘

尼莫

近日，美國國家航空航天局在亞利桑那州的訓練場利用一架運輸機，成功進行了第7次獵座載人飛船的傘降系統試驗，目的是測試降落傘能否正常打開，以便為該飛船在2020年搭乘太空發射系統重型運載火箭進行首次發射打下基礎。

說起載人飛船降落傘，不僅美國的載人飛船需要，包括俄羅斯和中國的載人飛船同樣需要，降落傘系統是載人飛船當之無愧的保護神。那么，載人飛船的降落傘有何特點？它又是如何打開工作的呢？

安全返回的關鍵

關于載人飛船返回地面的障礙，大家首先會想到高空摩擦帶來的高溫考驗，因此需要研制熱盾保護飛船。但是，降落傘系統同樣是載人飛船返回艙安全返回地球的關鍵裝置。返回艙闖過熱障難關，繼續下降到距離地面10千米高度時，雖然這時的速度已經在大氣阻力作用下大大降低，但仍達到200米/秒左右 ，這就需要降落傘來完成最后減速。

如果返回艙沒有安裝降落傘，帶來的后果不堪設想。例如，1986年美國“挑戰者號”航天飛機在空中爆炸后，雖然乘員艙保持完整，航天員也還活著，但乘員艙在下降過程中高速撞擊海平面解體，造成航天員全部遇難。

降落傘是載人飛船返回時重要的減速裝置，它不僅可以降低返回艙的下降速度，還能保證返回艙下降姿態穩定。通俗地講，降落傘的目的就是在中低空打開后，將返回艙比高鐵還快的速度減至到普通人慢跑的速度，讓航天員安全著陸回家。

獨特的設計方式

載人飛船返回艙用的降落傘外形和人們日常用的雨傘相似，都是利用氣動阻力減速，二者主要的區別在于返回艙降落傘系統更復雜，傘衣和傘繩使用的材料都是經過了精挑細選，不僅舉重若輕，且更安全可靠。

另外，降落傘面積越大，減速效果越好。別看返回艙用的降落傘大，可它重量還不到100千克。降落傘的傘繩同樣結實，每根傘繩的直徑只有幾毫米，卻能承受數十千克的拉力。返回艙的降落傘不僅要輕薄兼顧，還要經過特殊的耐熱處理，可以承受400攝氏度的高溫，防止返回艙與大氣層摩擦產生的熱量燒壞降落傘。如果仔細看，降落傘頂部中心還有一個孔洞。科研人員在降落傘中央加上了孔口設計，讓空氣從下到上有一個通路，降落傘就會平穩下降。

同時，返回艙攜帶的降落傘不能一次打開，否則空氣阻力會撕破降落傘。為了降低開傘時造成的沖擊，返回艙的降落傘不僅使用了引導傘和減速傘，還讓降落傘按照預定設計逐級打開，通過延長充氣展開時間來減少開傘沖擊。此外，雖然降落傘主傘看上去是一整塊，但近距離看卻是由1000多條小傘布拼接而成，構成一個個同心圓環，相鄰每環傘衣之間留有寬度不同的縫隙，空氣可以從這里流過，從而減少阻力。

多把傘需診次打開

說了那么多，返回艙返回時，它的降落傘到底怎么使用呢？以俄羅斯的“聯盟號”載人飛船為例，返回艙以超高聲速再入大氣層后，摩擦產生高溫并形成黑障，大約20分鐘后飛出黑障區，在下降到距離地面12千米高度時，速度降低到240米/秒。

隨著返回艙高度進一步下降，就輪到降落傘大顯身手了。雖然“聯盟號”飛船返回艙的主傘面積高達1000平方米，但這樣大的主傘不能一次全部打開，否則輕薄的大傘直接就被空氣沖破，飛船會狠狠地砸在地面，造成航天員傷亡。因此，“聯盟號”飛船的降落傘攜帶有多把傘，并按程序依次打開。返回艙下降速度逐步降低到6米/秒左右，在著陸前啟動艙底的制動火箭，讓速度降低到2～3米/秒，最后安全著陸。