载人飞船的发射难题是什么呢?
发射载人飞船与发射一般卫星或其他无人航天器相比,其技术难度要大得多。 摆在载人飞船面前有三大难题:一是上得去,二是待得住,三是回得来。这3个问 题看似简单,实际上要完全达到这些要求,技术难度还是相当大的。
上得去,要保证把载人飞船连人带飞船一并安全可靠地并准确地送入预定轨 道。
为了达到这一要求,除了要有足够大运载能力的火箭外,更重要的是运载火箭 包括飞船本身都要有极高的可靠性和安全性。运载火箭不像电视机、电冰箱,甚至 不像汽车等,坏了送去修理一下还能正常使用,火箭点火升空后,不是成功就是失 败。俗话说,开弓没有回头箭,而且失败造成的损失往往无法估量。
因此,为了确 保万无一失,对于运载火箭和飞船,从设计的源头要把可靠性和安全性设计放在第 一位,比如运载火箭的级数尽量少,火箭和飞船的关键部件必须是双备份或三备 份,当一套设备出了故障后,备份设备即自动代替,以防万一。就像我们参加一项 重要的考试时,本来准备一支笔就够用了,往往同时准备两支或三支甚至更多支, 一旦一支笔出了问题,马上拿第二支笔答题,以保证考试的正常进行。
另外飞船上 天前,必须经过一系列极为严格的地面试验和模拟飞行,把所有的故障隐患暴露在 发射前,并加以解决。实际上不载人试验飞船的发射,就是为了全面检验运载火箭 和飞船的发射可靠性和安全性。
待得住,就是说飞船在预定的轨道上运行时,保证飞船及飞船上的所有设备都能在 太空环境下正常工作,飞船上的航天员能够正常地工作和生活。
实施起来技术难度是 相当大的。因为太空环境和地球表面环境有着天壤之别太空中高度真空,没有空气, 温差极大,白天航天器朝太阳一面温度达100多℃,而背阴一面温度则为-100多℃。 温度急剧变化,人体本身是难以承受的。在太空中还充满了宇宙辐射,这对人体是极其 有害的。
另外飞船在上升和返回过程中要承受很大的加速度、减速度、振动、冲击、噪声 以及飞船上的失重环境,这些也会对人体造成极大影响。在如此恶劣的环境下,要保证 航天员正常的工作和生活,飞船必须具备相应防护措施,比如飞船上要有一整套环境控 制和生命保障系统,提供与地面相同的气压、氧气、氮气等,提供航天员一切生活必需品。
如水、食物、睡眠用装备,还要排除废物、废气,保持舱内温度、湿度和清洁。同时飞 船还要具备防辐射、防御流星体撞击的能力,要保持飞船的密封性等。这些功能都要花 费极大的代价才能实现的。
回得来,是指载人飞船在轨道运行完成任务后,航天员乘坐的返回舱(有的称 回收舱)安全、准确返回地面。
前面提到把飞船发射上去很困难,但要飞船安全可 靠地返回地面,也并不容易,在某种程度上似乎返回的技术难度会更大些。因为飞 船返回地面要通过四道难关——过载关、烧蚀关、撞击关和落点关。飞船的返回轨 道一般都分成4段:离轨段、过渡段、再入段和着陆段。
而离轨段对飞船的精确控 制,是解决落点精确度的关键。因为要使飞船离开原来运行的绕地球飞行轨道,就 要改变飞船的运行速度和方向。改变运行速度,就要用飞船上的变轨动力系统或 制动火箭,而且要严格控制加给飞船上的制动力,也就是说要精确地控制飞船速度 的改变量。
仅控制速度改变量还不够,还必须在制动前精确调整飞船的姿态角 度——返回制动角。再就是制动火箭的点火时间,如果在近地轨道上制动火箭点 火时间差1秒,落点位置就要相差9千米。所以,精确控制制动速度、制动角和制 动火箭点火时间,是保证落点精确度的基本要素。
如果这些技术问题不解决,就难 过落点关。