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从普通卫星到载人飞船,门槛有多高?世界上只有这三个国家做到

2021-10-04 15:14 作者:科学味道  | 我要投稿

1970年4月24日中国成功发射第一颗人造卫星东方红一号,中国成为世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家1999年11月20日中国第一艘宇宙飞船神舟一号发射成功,中国成为继美、俄之后世界上第三个拥有载人航天技术的国家。

东方红一号卫星和神舟一号飞船同样是环绕地球轨道运行的航天器,两者到底有哪些核心区别,导致到两者的发射时间相差了整整29年呢?是因为神舟一号的轨道更高吗?我们来看看两者的轨道高度数据。东方红卫星轨道高度近地点为439公里,远地点为2384公里。而神舟一号的近地点是195公里,远地点是315公里。因此,在轨道高度方面,其实东方红一号会更高。轨道高度不是发射难的原因。

人造卫星


那么,到底是什么原因导致到宇宙飞船比普通卫星的难度高出这么多呢?其实,最主要的原因是,普通卫星不需要载人,而宇宙飞船需要提供载人能力,因为要载人,飞船需要在普通卫星的基础上,额外增加应急营救、载人返回、生命保障等系统,另外还需要搭载交会雷达、计算机和变轨发动机等设备。

1、生命保障系统

太空是真空环境,并且失去了地球大气层的保护,人在太空生存,必须要依靠飞船的生命保障系统来提供适宜的氧气、湿度、温度和压力等条件。并且需要做到万无一失,否则宇航员就会随时面临生命的威胁。我们国家的宇宙飞船开发属于零基础起步,关键技术面临西方国家的严密封锁,所以完全需要自主开发。所有技术都从零开始,然后达到世界最先进的水平,其难度可想而知。

 

火箭发射


2、载人返回系统

普通卫星发射后,一般都是长期在轨运行,如果达到了服务年限,就会坠入大气层烧毁。而宇宙飞船不同,飞船发射并完成工作之后,还需要将宇航员安全带回地面。返回时需要进行位置导航、测控、速度控制、与大气层摩擦产生的高温处理。另外还会遇到信号被屏蔽所产生的“黑障区”问题,“黑障区”会导致到飞船与地面控制中心失去联系。怎么去克服这些困难,确保飞船成功返回地面,并被第一时间发现和搜救,都需要进行大量的实验和研究开发。

 

神舟一号飞船


3、应急营救系统

如果飞船在发射过程中发生故障,需要有紧急的逃逸系统可以将宇航员弹出并返回地面。如果飞船在轨运行时出现不可修复的故障,则需要另外发射飞船上去进行营救,最终将宇航员安全接回地面。这是一项极具挑战性的任务,需要用到最尖端的航天技术。

4、交会对接系统

载人飞船携带的物资有限,本身只能支持短期在轨运行。如果宇航员需要长期在轨工作,则需要进入空间站,这时候飞船就必须与空间站进行交会对接。航天器对接是一项难度特别高的任务,因为空间站和飞船都同时在以超高速度飞行,速度上一点点的不同步或者对接位置控制出现细微的误差,都会引起飞船和空间站剧烈的碰撞,轻则导致对接失败,重则直接引起飞船和空间站的损坏。因为对接难度大,所以一般航天器的对接交会都需要数天的时间,而神舟十二号飞船和中国空间站6.5小时的对接速度则创造了对接速度的世界最佳水平。

 

中国航天


5、要求更大推力的火箭

因为增加了很多设备,再加上坚固的舱体,载人飞船的发射重量大大超过了普通卫星。东方一号卫星的总重量才137公斤。而神舟一号则重达7790公斤,使用当时专门为神舟飞船研发的新型长征二号F捆绑式火箭来进行发射,普通火箭的动力根本无法将这么重的飞船送入太空。

结语

以上就是宇宙飞船难度远远超过普通卫星的主要原因。是中国航天人艰苦卓绝的不懈努力克服了这些困难,让我们成为了世界上继美国俄罗斯之后第三个成功发射载人飞船的国家。神舟一号的发射奠定了中国载人航天的基础,自此中国航天进入了快速发展轨道。神舟一号到神舟十三号,我们仅仅用了22年的时间,期间还完成了中国空间站的建立、嫦娥五号成功登月并采样返回、火星探测器天问一号飞临火星、祝融号火星车登陆火星等一系列壮举。中国航天的未来一定会越来越精彩,让我们一起期待。

 

 


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