『时间军事』从非洲直飞内蒙，速度超32马赫！太空打水漂纵身一跃8000公里
今年10月底左右 ， 嫦娥五号月球采样飞船将由长征五号运载火箭在海南文昌航天发射场发射升空 ， 它将携带月壤样本从月球表面起飞返回地球 。 作为嫦娥探月三期工程的收官之作嫦娥五号不仅是人类登月技术的集大成者 ， 更为接下来实施载人登月任务铺平了道路 。
除了嫦娥五号 ， 再过一个多月代表我国最先进载人天地往返技术的新一代载人飞船试验船也将由长征五号乙遥一运载火箭在海南文昌航天发射场发射升空 。
看似完全不相干的两艘飞船 ， 实际上这哥俩却有着千丝万缕的联系 。
新一代载人飞船试验船长8.8米 ， 发射质量21.6吨 ， 相较于8吨级神舟载人飞船它的确是个十足的大胖子 ， 能够承载这个大家伙的火箭唯有长征五号乙型运载火箭 。
该火箭可以将不小于22吨的航天器送入200公里×200公里近地圆轨道 ， 但这却不是新一代载人飞船的目标轨道 ， 它要运行的是一条远地点8000公里的高轨轨道 ， 即便是长征五号乙也是爱莫能助 ， 只能靠自己 。 抵达近地轨道星箭分离后新一代载人飞船试验船将启动满载燃料的推进服务舱 ， 自主爬升至8000公里高轨轨道 。
俗话说飞得越高“摔”得越重 ， 新一代载人飞船试验船要的就是这个效果 。 抵达8000公里高轨轨道后4.5米直径返回舱将以接近第二宇宙速度再入返回大气层 ， 用以验证载人登月任务的返回能力 。 与之对比 ， 以往神舟载人飞船只能适应接近第一宇宙速度的再入返回 。
新一代载人飞船不仅能适应接近第二宇宙速度再入大气层任务 ， 更能直接适应第二宇宙速度（11.2km/s ， 超32马赫）再入返回 ， 其目的在于服务载人登月、载人登小行星、载人登火星等深空载人任务 。
新一代载人飞船相较于神舟载人飞船 ， 除了舱容更大搭载航天员更多之外 ， 重点提升了隔热性能 。 以往神舟载人飞船返回舱着陆地面后都能看到焦黑的烧蚀外表 ， 这是因为神舟返回舱采用的是全烧蚀热防护技术 ， 而新一代载人飞船则采用低烧蚀热防护技术 ， 着陆地面后仅有少量烧蚀 。
低烧蚀热防护技术可以最大限度保持外形 ， 以利于气动完整性 ， 做到这一点优势有很多 。 比如 ， 可以提高落点精度 ， 更换隔热瓦后飞船返回舱可实现10次以上的重复使用 ， 大幅度降低载人任务成本 。
再入返回承载的速度越大 ， 产生的摩擦高温也就越高 ， 新飞船低烧蚀隔热材料是经过数百件次烧蚀、常压热循环、低温试验研制而成 ， 隔热性能是神舟返回舱的3倍 。
再入返回弹道的设计也至关重要 ， 弹道设计目的是尽可能降低再入大气层速度 ， 进而降低对隔热材料的性能需求 ， 同时还能起到降低过载效果 。
新一代载人飞船将采用“太空打水漂”式的跳跃弹道再入返回 ， 当飞船第一次再入大气层后在距离地面约60公里高度 ， 返回舱将在强大的弓形激波作用下再次反弹回宇宙空间 ， 这一过程将大量消耗返回舱再入动能 ， 进而降低二次再入大气层速度 ， 同时隔热材料也将由数千摄氏度骤降至零下160度 ， 这就需要在地面进行充分的低温试验 。
跳跃式弹道最大飞行距离将近8000公里 ， 如何保证落点精度也是头等难题 ， 在浩瀚太空失之毫厘就是差之千里 ， 这与返回舱再入角度控制 ， 以及航天测控精度有密切关系 。
自1992年载人航天工程启动以来我们在国内外连续构建了一条服务天地往返任务的航天测控网 ， 以往神舟载人飞船会接连途径南大西洋、南部非洲、印度洋、青藏高原 ， 最终着陆于内蒙古四子王旗主着陆场 。
为此我们在纳米比亚、巴基斯坦先后建设了斯瓦科普蒙德测控站与卡拉奇测控站 ， 国内则布点青藏高原、若羌地区、马林迪、大树里、白云鄂博、着陆场建设了一批测控站点 ， 构建了从南大西洋经非洲、印度洋、南亚至国内的天地往返通道 。
事实上我们早在5年多前就通过嫦娥五号T1试验器掌握了第二宇宙速度再入返回大气层技术 ， 此次任务代号“小飞” ， 由长征三号丙改二型运载火箭发射 ， “小飞”是在东方红三号卫星平台上加装了一个返回舱 。
小飞直接由地月转移轨道飞抵月球6万公里附近 ， 尔后月旁转向 ， 在距离月球约1.2万公里时启用多台相机连续对月球、地球拍摄 ， 首次以全新视角拍摄了清晰的月地合影照片 ， 照片发布后极大程度激发了民众的航天热情 。
随后进入月地转移轨道 ， 在接近地球时返回舱分离进入再入返回轨道 ， 以接近第二宇宙速度再入返回的小飞首先被部署于纳米比亚的斯瓦科普蒙德测控站截获遥测信号 ， 飞抵印度洋后部署于索马里附近海域的远望三号航天测量船接力测控 。
返回舱在印度洋与南亚上空接近60公里高度时再度弹回太空 ， 经过跳跃降速后 ， 返回舱二次再入大气层 ， 最终精确着陆于内蒙古四子王旗着陆场 ， 标志着我国成功掌握第二宇宙速度再入返回技术 ， 为嫦娥五号采样返回、载人登月任务的实施奠定了坚实基础 。
值得一提的是 ， 嫦娥五号T1试验器推进服务舱与返回舱分离后又实施了一系列拓展任务 ， 该服务舱随后又从地球飞向地月拉格朗日L2点附近 ， 为如今正在服务嫦娥四号月背探测器的鹊桥中继卫星探路 。
紧接着服务舱又返回月球轨道 ， 在测控人员控制下服务舱成功实施近月制动 ， 进入127分钟环月运行轨道 ， 为嫦娥五号任务验证一系列关键技术 ， 据悉目前嫦娥五号T1试验器服务舱仍在环月轨道上飞行 。
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