本報記者 付毅飛 陳可軒
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(fā)射場(chǎng)成功組織實(shí)施長(cháng)征十號運載火箭系統低空演示驗證與夢(mèng)舟載人飛船系統最大動(dòng)壓逃逸飛行試驗。
此次試驗是繼長(cháng)征十號運載火箭系留點(diǎn)火、夢(mèng)舟載人飛船零高度逃逸飛行、攬月著(zhù)陸器著(zhù)陸起飛綜合驗證等試驗后，我國組織實(shí)施的又一項研制性飛行試驗，標志著(zhù)我國載人月球探測工程研制工作取得重要階段性突破。
11時(shí)0分，地面試驗指揮中心下達點(diǎn)火指令，火箭點(diǎn)火升空，到達飛船最大動(dòng)壓逃逸條件，飛船接收火箭發(fā)出的逃逸指令，成功實(shí)施分離逃逸?；鸺患壖w和飛船返回艙分別按程序受控安全濺落于預定海域。12時(shí)20分，海上搜救分隊完成返回艙搜索回收任務(wù)。
據了解，此次試驗是長(cháng)征十號運載火箭首次初樣狀態(tài)下的點(diǎn)火飛行，是我國首次飛船最大動(dòng)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(fā)射場(chǎng)新建發(fā)射工位首次執行點(diǎn)火飛行試驗任務(wù)。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(dòng)壓逃逸與回收的功能性能，驗證了工程各系統相關(guān)接口的匹配性，為后續載人月球探測任務(wù)積累了寶貴飛行數據和工程經(jīng)驗。
這次試驗到底做了什么？來(lái)自中國航天科技集團五院和一院的專(zhuān)家進(jìn)行了介紹。
飛船最大動(dòng)壓逃逸：挑戰最?lèi)毫託鈩?dòng)環(huán)境
中國航天科技集團五院鄧凱文介紹，夢(mèng)舟飛船是我國繼神舟飛船之后新一代載人天地往返飛行器，未來(lái)主要服務(wù)于空間站工程和載人月球探測工程。根據不同任務(wù)，夢(mèng)舟飛船分為近地版和登月版兩型，近地版主要側重于重復使用，登月版將在服務(wù)艙配置更強大的動(dòng)力段，實(shí)現地月轉移。
相較于神舟飛船，夢(mèng)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(shí)具備更強的軌控和姿控能力，以及更強的太陽(yáng)翼發(fā)電能力。此外，神舟飛船在火箭發(fā)生故障時(shí)，由火箭逃逸塔負責逃逸，飛船負責救生；而夢(mèng)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?xún)?，?mèng)舟飛船將使用逃逸塔逃逸模式。2025年6月17日，我國成功開(kāi)展夢(mèng)舟飛船零高度逃逸飛行試驗，本質(zhì)上是選取了一種零高度、零速度的極端工況。本次最大動(dòng)壓逃逸飛行試驗，則是對另一種極端工況的考量。
鄧凱文說(shuō)，當火箭飛行60多秒，突破音速之后，會(huì )遇到一個(gè)最大動(dòng)壓點(diǎn)。這個(gè)動(dòng)壓點(diǎn)跟空氣密度、飛行速度相關(guān)，出現在高度11公里左右，氣動(dòng)條件最為惡劣。在這種條件下進(jìn)行逃逸飛行試驗，飛船要面臨超音速氣動(dòng)擾動(dòng)、逃逸飛行控制與分離干擾顯著(zhù)、火箭失控等多重風(fēng)險。同時(shí)，逃逸決策與執行的時(shí)間窗口很短，逃逸信號發(fā)出后，要迅速完成一系列密集動(dòng)作，1秒內有近百個(gè)指令和動(dòng)作并發(fā)，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(guò)程中，是用飛船返回艙的計算機控制逃逸塔姿控發(fā)動(dòng)機和返回艙發(fā)動(dòng)機，在分離時(shí)對飛船的姿態(tài)進(jìn)行控制，為開(kāi)傘創(chuàng )造良好的條件?！拔覀円巹澋倪@兩次逃逸飛行試驗，分別從零高度和最大動(dòng)壓條件進(jìn)行實(shí)飛考核，這樣就閉環(huán)了120公里以?xún)忍右菽Ｊ?，對試驗的兩個(gè)最重要的因素進(jìn)行了驗證?！编噭P文說(shuō)。
火箭低空飛行試驗：重點(diǎn)突破四大關(guān)鍵技術(shù)
對于此次長(cháng)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(chēng)其為“一次史無(wú)前例的挑戰”?！氨M管我們將此次任務(wù)命名為‘低空飛行試驗’，但它的技術(shù)難度和飛行高度遠超‘低空’的字面含義?！彼f(shuō)。
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(mèng)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(mén)線(xiàn)”，達到未來(lái)正式任務(wù)的一子級飛行高度。這意味著(zhù)火箭將進(jìn)入近太空環(huán)境，面臨復雜的氣動(dòng)和熱環(huán)境考驗。
同時(shí)，試驗包含完整的“返回剖面”，其最大熱流和動(dòng)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(dòng)載荷，對火箭結構、熱防護系統及姿態(tài)控制提出了嚴苛要求。
此外，本次任務(wù)在國際上首次實(shí)現“上升段最大動(dòng)壓逃逸”與“返回剖面”的結合飛行。朱平平說(shuō)，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(lǐng)域尚無(wú)先例。
為了此次試驗，火箭團隊重點(diǎn)突破了四大關(guān)鍵技術(shù)。
一是智能健康監測與推力調節?？萍既藛T為火箭配備了“智慧大腦”，在起飛段，它可以實(shí)時(shí)評估發(fā)動(dòng)機等關(guān)鍵設備的健康狀態(tài)；在上升段，它通過(guò)精確調節發(fā)動(dòng)機推力，確保滿(mǎn)足飛船最大動(dòng)壓試驗條件，為后續任務(wù)積累關(guān)鍵數據；二是發(fā)動(dòng)機高空二次啟動(dòng)與懸停點(diǎn)火。返回段需完成2次發(fā)動(dòng)機再啟動(dòng)，第一次是高空二次啟動(dòng)，實(shí)現軌道調整，第二次是著(zhù)陸前懸停點(diǎn)火，為精準回收奠定基礎。這對發(fā)動(dòng)機可靠性、燃料管理及點(diǎn)火時(shí)序控制有著(zhù)極高要求；三是創(chuàng )新回收模式與模擬驗證。區別于傳統著(zhù)陸腿回收，本次試驗采用“網(wǎng)系回收模式”。朱平平介紹，考慮到首次試驗的風(fēng)險控制，火箭在回收船旁約200米的海平面預制模擬落點(diǎn)著(zhù)陸，通過(guò)箭船信息交互驅動(dòng)回收平臺模擬捕合動(dòng)作，以此評估火箭與回收系統的匹配度，為后續實(shí)際回收積累經(jīng)驗；四是極端環(huán)境下的熱防護與結構設計?！搬槍鴥茸畲鬅崃骱蛣?dòng)壓挑戰，我們優(yōu)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(huán)境下的穩定性?！敝炱狡秸f(shuō)。
（科技日報海南文昌2月11日電）