第11章 關於宇宙飛船的一些問題(1 / 3)

1.宇宙飛船從發射到回收著陸要經過的過程

首先讓我們了解宇宙飛船是怎樣運動的。宇宙飛船正常飛行時是一個繞地球作圓周運動的近圓軌道航天器,其圓周運動的中心點在地心。

宇宙飛船要實現正常的在軌飛行,則必須達到一定速度,因此要借助於運載火箭的強大推力,為載人飛船提供速度,從發射點進入到入軌點,同時達到入軌點所需的速度。

通常宇宙飛船在出廠後,轉運到發射場,在發射場進行一係列的係統檢查,在確認一切正常後,固定安裝在運載火箭前端,飛船的外麵有整流罩保護其在發射時不受氣動熱的損害。此時,飛船處於蓄勢待發狀態。在臨發射前,航天員進入飛船座艙等待發射。

地麵指揮人員發出倒計時口令“10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、發射”,隨著一聲巨響,運載火箭點火升空,神舟號飛船開始了其神奇的太空之旅。發射神舟號飛船采用的是多級液體燃料運載火箭,運載火箭是依據反作用力原理,利用火箭發動機的噴氣產生推力。

具體過程為:運載火箭上裝載的推進劑在發動機的燃燒室燃燒,產生高溫、高壓燃氣,經超音速噴管,氣流膨脹加速噴出產生反作用力,由此推動火箭飛行。在飛行過程中,火箭上的控製係統根據火箭所在位置和速度,不斷調整火箭發動機推力的方向,使得火箭按照預定的軌跡飛行。在整個發射上升過程中,運載火箭將經過我國甘肅、內蒙、山西、河北、山東等地上空,在飛行高度達到接近100千米(大氣層邊緣)的時候,運載火箭將拋掉整流罩以減輕重量,運載火箭將神舟飛船運送到入軌點時即實施飛船與火箭分離。至此,運載火箭就完成了其使命,神舟號飛船將攜帶航天員遨遊於太空。

入軌後飛船上的控製分係統將對飛船進行姿態控製,使飛船保持預定的飛行姿態,確保飛船上的天線能與地麵正常通信,飛船上的相機能對地麵照相,航天員能通過窗戶觀察地球。神舟號飛船在大氣層外,依據天體力學運動規律飛行,在地球引力的作用下作圓周運動,飛船繞地球一圈約1.5小時。地球本身的自轉,使得神舟號飛船在地麵的投影(星下點軌跡)並非是一個圓圈,而類似一條不斷移動的正弦形曲線。在飛行過程中,為了消除發射誤差以及擾動力的影響,飛船在運行段具有變軌及軌道維持的能力。

飛船在軌運行如果一切正常,將按原計劃正常返回,如果出現異常,則可實施應急返回。正常返回與應急返回過程的主要區別在於飛船返回的時間及返回著陸區域不同,而返回的過程基本相同。

飛船返回首先需降低飛行速度,飛船上的控製分係統將先調整飛船的姿態,建立起返回製動姿態;然後打開反推發動機,使飛船減速,即讓飛船具有返回著陸區的飛行速度;在經過一段下降的自由飛行後,飛船即再人大氣層,在大氣的阻力作用下,飛船的速度急速下降而產生很大的過載。與此同時,由於飛船與大氣摩擦產生大量的熱,為了使熱量不傷害到航天員,飛船外層的燒蝕材料開始熔化,帶走大部分熱量。

從地球上觀察,此時的飛船就像是一顆閃亮的流星劃過天空,載人飛船控製分係統繼續通過對飛船的姿態進行控製來改變大氣阻力,以調整飛船飛行的軌跡,確保最後返回到預定區域。飛船下降到一定的高度時打開降落傘,在降落傘的牽引下安全返回地麵。

2.飛船上有“黑匣子”嗎

我們都知道飛機上有“黑匣子”,但宇宙飛船上是否也有“黑匣子”嗎?

其實飛船與飛機一樣,也裝有“黑匣子”,它一般安裝在飛船的返回艙內,主要是用來記錄飛船的飛行數據的電子設備。

神州號飛船從發射升空入軌到返回再入大氣層,直至著陸的飛行全過程,可分成幾個工作階段,即發射前倒計時準備階段、發射段、軌道運行段、返回段和著陸段。飛船在每個階段工作的重要數據,都及時存進了黑匣子。

那你知道哪些是重要數據嗎?例如:飛船內的大氣壓力、溫度、飛船的姿態、飛船上的發動機是否工作正常,工作多長時間,飛船上的電源供電狀況、電壓和電流的大小,以及各種主要設備的工作狀態等,都一一存入“黑匣子”內部飛行數據,而這些數據是飛行任務結束後技術人員分析判斷飛船在各個階段工作是否正常的重要依據之一。

由此可以看出飛船上“黑匣子”具有十分重大的作用。為了很好的保護“黑匣子”內部的數據,技術人員對“黑匣子”進行了特殊的設計,並且采用了很多措施,使用了一些特殊的材料,給“黑匣子”穿上一身盔甲。

這樣,就好比把“黑匣子”放進了保險箱,它不怕撞擊,不怕高溫,即使是掉進大海裏,也不會被海水給浸蝕。當然,“黑匣子”外觀並不是黑色的。為了便於工作人員辨認尋找,技術人員給“黑匣子”塗上了一層橘紅色。

3.“阿波羅11號”登上月球

美國首次進行登月飛行的飛船是“阿波羅11號”,參加登月飛行的指令長是阿姆斯特朗,飛船駕駛員是科林斯,登月艙駕駛員是奧爾德林。1969年7月16日,一枚土星V運載火箭將“阿波羅11號”飛船發射升空,開始了登月之旅。

它的登月過程為:

0時0分0秒,土星V運載火箭點火發射;

2分41秒,火箭第一級停火,此時高度為62千米,時速9850千米;

2分43秒,運載火箭第二級點火;

3分17秒,逃逸火箭點火,發射救生塔拋掉;

9分8秒,第二級發動機停火,此時高度為185千米;

9分12秒,第三級火箭點火,把飛船推入190千米高的地球軌道;

11分39秒,第三級停車,飛船繼續進行軌道飛行;

2時44分16秒,第三級再點火,飛船進入飛向月球的轉移軌道;

3時17分4秒,第三級與指令服務艙分離,此時距地球17210千米;

3時24分3秒,阿波羅指令服務艙第一次停泊;

4時16分59秒,指令服務艙靠自身控製係統轉位,指令艙對準接合部;

4時40分1秒,指令服務艙與接合部彈出的登月艙對接,最終與第三級分離;

75時49分50秒,阿波羅飛船係統在進行第二次校正後,進入月球軌道;

80時11分36秒,阿波羅飛船係統環月飛行;

100時39分52秒,阿姆斯特朗和奧爾德林乘坐的登月艙與指令服務艙分離,登月艙靠下降發動機減速下降;

102時45分39秒,登月艙以大約每秒1.06米的速度在月麵下降;

109時7分33秒,登月艙門打開,兩名航天員沿梯子踏到月麵上,在月麵停留2個半小時左右,完成插國旗、取樣、攝影等任務;

111時39分13秒,兩位航天員返回登月艙上升艙;

124時22分0秒,登月艙上升艙發動機點火,兩級分離,離開月麵;

128時3分0秒,登月艙在經過軌道機動後,與指令服務艙實現對接;

130時9分31秒,登月艙與指令服務艙分離;

135時23分42秒,服務艙主發動機點火,反作用控製係統工作,飛船離開月球軌道朝地球方向飛行;

194時49分12秒,進入地球軌道,指令艙與服務艙分離,指令艙再定向;

195時3分5秒,指令艙再入大氣層;

195時18分35秒,指令艙在北緯13°19′、西經169°9′太平洋檀香山西南海域安全降落,此時時間為7月24日16時39分。

“阿波羅11號”飛船實現了人類幾千年的夢想,完成了空前的登月壯舉。正像第一個登上月球的阿姆斯特朗在踏上月球的瞬間所宣告的:“對一個人來說,這隻是一小步;但對全人類來說,這是巨大的一次飛躍。”

阿姆斯特朗和奧爾德林在月球上停留了2小時31分鍾,除了豎起了一麵美國國旗外,還放置一台激光反射器、一台月震儀和一個捕獲太陽風粒子的鋁箔帆,拍攝了月球表麵、天空和地球的照片,采集了22千克的土壤和岩石標本。

4.“阿波羅15號”飛船與前麵幾艘的不同之處

“阿波羅號”飛船按技術狀態和工作能力大致可分為兩組,“阿波羅”11~14號屬於一組,“阿波羅”15~17號屬於另一組。