
據中國載人航天工程辦公室消息,2月11日,我國在文昌航天發射場成功組織實施長征十號運載火箭系統低空演示驗證與夢舟載人飛船系統最大動壓逃逸飛行試驗。
此次試驗是繼長征十號運載火箭繫留點火、夢舟載人飛船零高度逃逸飛行、攬月着陸器着陸起飛綜合驗證等試驗後,我國組織實施的又一項研製性飛行試驗,標誌着我國載人月球探測工程研製工作取得重要階段性突破。
11時0分,地面試驗指揮中心下達點火指令,火箭點火升空,到達飛船最大動壓逃逸條件,飛船接收火箭發出的逃逸指令,成功實施分離逃逸。火箭一級箭體和飛船返回艙分別按程序受控安全濺落於預定海域。12時20分,海上搜救分隊完成返回艙搜索回收任務。
据了解,此次試驗是長征十號運載火箭首次初樣狀態下的點火飛行,是我國首次飛船最大動壓逃逸試驗,是我國首次載人飛船返回艙和火箭一級箭體海上濺落,也是文昌航天發射場新建發射工位首次執行點火飛行試驗任務。試驗成功驗證了火箭一級上升段與回收段飛行、飛船最大動壓逃逸與回收的功能性能,驗證了工程各系統相關接口的匹配性,為後續載人月球探測任務積累了寶貴飛行數據和工程經驗。
這次試驗到底做了什麼?來自中國航天科技集團五院和一院的專家進行了介紹。
飛船最大動壓逃逸:挑戰最惡劣氣動環境
中國航天科技集團五院鄧凱文介紹,夢舟飛船是我國繼神舟飛船之後新一代載人天地往返飛行器,未來主要服務於空間站工程和載人月球探測工程。根據不同任務,夢舟飛船分為近地版和登月版兩型,近地版主要側重於重複使用,登月版將在服務艙配置更強大的動力段,實現地月轉移。
相較於神舟飛船,夢舟飛船返回艙的體積更大,可以運送最多7人在近地軌道往返,同時具備更強的軌控和姿控能力,以及更強的太陽翼發電能力。此外,神舟飛船在火箭發生故障時,由火箭逃逸塔負責逃逸,飛船負責救生;而夢舟飛船的逃逸塔是飛船的一部分,因而由飛船承擔逃逸和救生。
&bsp;載人飛船逃逸救生系統是航天員的重要生命保障。在大氣層以內,夢舟飛船將使用逃逸塔逃逸模式。2025年6月17日,我國成功開展夢舟飛船零高度逃逸飛行試驗,本質上是選取了一種零高度、零速度的極端工況。本次最大動壓逃逸飛行試驗,則是對另一種極端工況的考量。
鄧凱文說,當火箭飛行60多秒,突破音速之後,會遇到一個最大動壓點。這個動壓點跟空氣密度、飛行速度相關,出現在高度11公里左右,氣動條件最為惡劣。在這種條件下進行逃逸飛行試驗,飛船要面臨超音速氣動擾動、逃逸飛行控制與分離干擾顯著、火箭失控等多重風險。同時,逃逸決策與執行的時間窗口很短,逃逸信號發出後,要迅速完成一系列密集動作,1秒內有近百個指令和動作併發,這對逃逸系統的響應速度和可靠性有很高要求。
鄧凱文介紹,在逃逸救生過程中,是用飛船返回艙的計算機控制逃逸塔姿控發動機和返回艙發動機,在分離時對飛船的姿態進行控制,為開傘創造良好的條件。“我們規劃的這兩次逃逸飛行試驗,分別從零高度和最大動壓條件進行實飛考覈,這樣就閉環了120公里以內逃逸模式,對試驗的兩個最重要的因素進行了驗證。”鄧凱文說。
火箭低空飛行試驗:重點突破四大關鍵技術
對於此次長征十號運載火箭系統低空演示驗證,中國航天科技集團一院朱平平稱其為“一次史無前例的挑戰”。“儘管我們將此次任務命名為‘低空飛行試驗’,但它的技術難度和飛行高度遠超‘低空’的字面含義。”他說。
據介紹,該試驗主要面臨三方面挑戰。首先,本次試驗雖僅有火箭一子級與夢舟飛船配合飛行,但火箭最大飛行高度達105公里,已突破“卡門線”,達到未來正式任務的一子級飛行高度。這意味着火箭將進入近太空環境,面臨複雜的氣動和熱環境考驗。
同時,試驗包含完整的“返回剖面”,其最大熱流和動壓均為國內目前最高水平。在返回段,火箭需承受極端高溫和氣動載荷,對火箭結構、熱防護系統及姿態控制提出了嚴苛要求。
此外,本次任務在國際上首次實現“上升段最大動壓逃逸”與“返回剖面”的結合飛行。朱平平說,這種“上升—返回”一體化驗證,是對火箭系統全局控制能力的極限測試,在國際航天領域尚無先例。
為了此次試驗,火箭團隊重點突破了四大關鍵技術。
一是智能健康監測與推力調節。科技人員為火箭配備了“智慧大腦”,在起飛段,它可以實時評估發動機等關鍵設備的健康狀態;在上升段,它通過精確調節發動機推力,確保滿足飛船最大動壓試驗條件,為後續任務積累關鍵數據;二是發動機高空二次啟動與懸停點火。返回段需完成2次發動機再啟動,第一次是高空二次啟動,實現軌道調整,第二次是着陸前懸停點火,為精準回收奠定基礎。這對發動機可靠性、燃料管理及點火時序控制有着極高要求;三是創新回收模式與模擬驗證。區別於傳統着陸腿回收,本次試驗採用“網系回收模式”。朱平平介紹,考慮到首次試驗的風險控制,火箭在回收船旁約200米的海平面預製模擬落點着陸,通過箭船信息交互驅動回收平台模擬捕合動作,以此評估火箭與回收系統的匹配度,為後續實際回收積累經驗;四是極端環境下的熱防護與結構設計。“針對國內最大熱流和動壓挑戰,我們優化了箭體熱防護材料及結構布局,確保返回段箭體在高溫、高壓環境下的穩定性。”朱平平說。
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