现阶段想要摆脱地球引力前往太空之中,唯一可以搭载的交通工具就是火箭了,所以火箭研发一直都是各个国家非常重视的航天项目。
纵观世界,目前各个国家所拥有的火箭型号十分庞杂,但其中大部分的火箭都是用来发射卫星的,并不能够把人送上天,而真正能够载人的火箭基本上也就是俄罗斯的联盟号、美国的猎鹰9号以及我国的长征2F,此外,我国还有一枚正在研发之中的新一代载人运载火箭,即长征十号,预计会在2030年之前完成。为什么世界上这么多的火箭,能够载人的却只有这么几枚呢?载人火箭与普通火箭到底有何区别呢?
首先就是推力。
相比普通的航天器而言,载人飞船的重量要高得多,比如我国的神舟飞船,其重量就在8吨左右,所以能够载人的火箭也必须要拥有足够大的推力才能够完成任务。其次是可靠性。对于一款火箭来说,有一个指标是非常重要的,那就是可靠性,普通火箭的可靠性要求至少大于0.9,也就是说这枚火箭每发射100次,只允许失败10次。是不是感觉可靠性要求不太高?
要知道,一枚火箭中的零件数量多达数万个至十数万个,如果这十数万个零件之中只有一个出现故障,对于一般的机械而言已经算是非常了不起了。
但火箭是一个极为精密的机械,哪怕十数万个零件之中只有一个出现故障,那么火箭发射的成功率也会低于三分之一,也就是说这枚火箭的整体可靠性将会在0.3以下。现在再来看,0.9的可靠性要求其实一点也不低。不过这只是普通火箭的可靠性要求,对于载人火箭来说,可靠性必须要达到0.97,也就是说每发射100次,只允许失败3次。
怎样才能保证如此高的可靠性呢?
以我国的长征2F为例,这枚火箭用到了4万多个电子元器件,每个元器件都经过了严格的挑选,而且还要保证这些元器件的寿命都在600个小时以上。要知道,火箭的整个飞行过程才不过十几分钟,也就是说元器件的使用寿命是实际使用时长的数千倍。为了做到万无一失,每个零部件还都做了充分的冗余设计,也就是做好充足的备份,即使某个零部件真的发生了故障,也马上会有备用的零部件补上继续工作。
除了可靠性之外,载人火箭还有另一项要求,就是安全性,通俗一点来讲就是在火箭发射失败的情况下,航天员生命安全受到威胁的概率必须控制在0.003以下。
为了实现这一目标,就必须为载人火箭配备一套完整的逃逸救生系统。从外观上来看,整个长征系列火箭之中就属长征2F最为特别,它的头部有一个尖尖的构造,这就是它的逃逸救生系统。当火箭在发射过程中出现故障,逃逸主发动机会启动,使逃逸塔与火箭进行分离。
在分离一段时间之后,逃逸塔与火箭拉开了距离,逃逸塔上的姿控发动机会启动,推动逃逸塔偏转,进一步远离火箭前往安全的区域。
在到达安全区域之后,分离发动机启动,搭载着航天员的返回舱会从逃逸塔下方被分离出来,在达到一定高度之后,返回舱会打开降落伞,带领航天员安全回到地面。正是因为有了这些充分的安全保障,长征2F才能成为一枚合格的载人运载火箭。有了长征2F,为何还要研发长征十号呢?那是为了未来载人登月做准备,除了运载能力上有所提升,长征十号还考虑了可重复实用性并应用了智能飞行等多项新技术,让我们拭目以待吧。
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