中国航天成功试验减速“神技”

2018-05-23 16:50 测控要闻   来源:科技日报

导读航天专家庞之浩向科技日报记者介绍,美国曾开展过类似技术试验,以期用于未来载人飞船或大型机器人登陆火星。但试验并未完全成功。  

中国航天科技集团五院508所正在研究一项“黑科技”。最近,该所开展了国内首次新型充气式再入减速技术(IRDT)飞行演示验证试验,验证了此项技术的工作原理、工作程序和多项关键技术。

这次试验的飞行器呈“飞碟”状,周身被厚厚的气囊包裹。508所称,IRDT技术基于空间充气展开结构的设计理念,集成了再入减速过程中的热防护、气动减速、着陆缓冲、水上漂浮等功能,能够实现航天器的承载、减速、防热一体化设计,使其不再需要防热大底、降落伞、缓冲气囊等附属设备。

航天专家庞之浩向科技日报记者介绍,美国曾开展过类似技术试验,以期用于未来载人飞船或大型机器人登陆火星。但试验并未完全成功。

火星大气较为稀薄,能为航天器着陆前减速提供的阻力有限。庞之浩介绍,目前所有的火星着陆器都是采用刚性减速器和“盘—缝—带”降落伞方案完成减速。2012年登陆火星的好奇号火星车是至今最重的火星着陆器,重约0.96吨,几乎已达到该方案所能承受重量的极限,而未来载人火星飞船重量可能超过20吨,必须寻求更为有效的减速方案。

为此,美国国家航空航天局(NASA)安排了“低密度超声速减速器(LDSD)”技术验证任务。该技术由“超声速充气式气动减速器”和巨型超声速环帆降落伞组成。其中,减速器部署在碟形着陆器的外缘,受运载火箭整流罩尺寸限制,它原本呈收拢状态,但是当着陆器以大约3.5倍音速下降时,它会迅速充气,增大阻力面积,将下降速度降至2倍音速左右,达到降落伞安全展开条件。巨型降落伞重100公斤、直径33米,面积几乎是好奇号所用“盘—缝—带”降落伞的2倍,而且开伞冲击载荷小、稳定性更好。它能帮助着陆器减速至亚音速。

LDSD被一些专家誉为“能够颠覆规则的技术”。美国佐治亚理工学院专家布莱恩认为,该技术能使人类将10倍于好奇号重量的载荷送到火星表面。2014年到2015年,NASA三次开展LDSD高空试验,试验减速器理论上可将火星表面软着陆质量提高至2.7吨,但都因降落伞问题而失败。不过,这些试验仍获取了大量重要数据,总体上证明了LDSD技术的价值。庞之浩表示,未来随着该技术的发展,配合由四五个降落伞组成的多伞系统,有望使火星表面软着陆重量提高到15吨。此外,该技术还能减少着陆器气动减速的飞行距离、提高着陆精度,并有望实现高海拔地区着陆,增加火星的可探测区域。

对比中美两国的相关技术,虽然名称不同,但原理上颇有相似之处。据508所介绍,IRDT技术可应用于空间站及科学试验卫星试验品和货物的快速下行、返回。记者此前从航天科工空间工程发展有限公司获悉,我国正在基于空间充气展开、柔性防热、复合材料等技术,开发具有低成本、高承载比特征的新型空间货物运输飞行器,为空间货物下行运输,远距离物资投送、回收等任务提供支撑,计划于2019年完成首飞。此外508所表示,该技术也能为深空探测器安全着陆提供帮助。

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