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载人宇宙飞船
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所属类别 :航空器
载人宇宙飞船(manned spaceship),能保障宇航员在太空生活和工作以执行航天任务并安全返回地面的航天器。
基本信息
中文名称
载人宇宙飞船
外文名称
manned spaceship
目的
保障宇航员在太空短期驻留
属性
载人航天器
目标
以执行航天任务并安全返回地面
典型
"东方"1号宇宙飞船
对接目标
空间实验室或空间站
目录
1目前研发飞船
2结构
3作用
4各国飞船
折叠编辑本段目前研发飞船
苏联/俄罗斯:东方号、上升号、联盟号、进步号(货运飞船)、罗斯号(即联邦号载人飞船)
美国:水星号、双子星座号、阿波罗号、MPCV(猎户座)【注:航天飞机不算计在内】
中国:神舟号、天舟号(货运飞船)、多用途载人飞船(分为14吨级和20吨级两个版本)。
折叠编辑本段结构
它由两个舱组成,上面的是密封载人舱,又称航天员座舱。这是一个直径为2.3米的球体。舱内设有能保障航天员生活的供水、供气的生命保障系统,以及控制飞船姿态的姿态控制系统、测量飞船飞行轨道的信标系统、着陆用的降落伞回收系统和应急救生用的弹射座椅系统。另一个舱是设备舱,它长3.1米,直径为2.58米。设备舱内有使载人舱脱离飞行轨道而返回地面的制动火箭系统,供应电能的电池、储气的气瓶、喷嘴系统。"东方"1号宇宙飞船总质量约为4700千克。它和运载火箭都是一次性的,只能执行一次任务。
折叠编辑本段作用
麻雀虽小,五脏俱全。宇宙飞船与返回式卫星有相似之处,但要载人,故增加了许多特设系统,以满足宇航员在太空工作和生活的多种需要。例如,用于空气更新、废水处理和再生、通风、温度和湿度控制等的环境控制和生命保障系统、报话通信系统、仪表和照明系统、航天服、载人机动装置和逃逸生系统等。
当然,掌握航天器再入大气层和安全返回技术也至关重要。尤其是宇宙飞船,除了要使飞船在返回过程中的制动过载限制在人的耐受范围内,还应使其落点精度比返回式卫星要高,从而及时发现和营救宇航员。前苏联载人宇宙飞船就曾因落点精度差,结果使宇航员困在了冰天雪地的森林中差点被冻死。目前,掌握航天器返回技术的国家只有美国、俄罗斯和中国。人上天有三个条件,除要研制出载人航天器外,还必须拥有运载力大、可靠性高的运载工具;应弄清高空环境和飞行环境对人体的影响,并找到有效的防护措施。
天高任船飞。未来的宇宙飞船将朝三个方向发展:有多种功能和用途;返回落点的控制精度提高到百米级的范围以内;返回地面的座舱经适当修理后可重复使用。
载人宇宙飞船是一种能保障宇航员在太空生活和工作以执行航天任务并安全返回地面的航天器。我国研制的载人宇宙飞船的主要用途是进行近地轨道飞行,试验载人航天技术;考察轨道上失重和空间辐射等因素对人体的影响,发展航天医学;对地球资源进行勘测,为经济建设提供资料。
我国研制的"神舟"号载人宇宙飞船,由乘员返回座舱、轨道舱、服务舱和应急装置等部分组成。返回座舱是飞船的核心部位,它是飞船上升和返回过程中宇航员乘坐的舱段,也是整个船的控制中心。不仅要求和其他舱段一样能承受起飞、上升和轨道运行阶段的各种应力和环境条件,而且还要求能经受再入大气层和返回地面阶段的减速过载和气动加热。轨道舱是宇航员在轨道上的工作场所,里面装有各种实验仪器和设备。服务舱安装推进系统、电源和气源等设备,对飞船起服务保障作用。应急救生装置保障能在应急情况下使宇航员安全返回地面。
此外,载人宇宙飞船还采取如下措施以解决一些特殊问题。一是环境控制措施,主要作用是调节舱内和航天服内的温度、湿度和压力,保证宇航员所需的氧气量、通风量、用水量,并吸收和处理废物。二是人工控制措施,主要是在自动系统失灵的情况下,由人参与操作和控制飞船,处理应急状态下的一些情况,免生意外。三是安全返回措施,主要是确保宇航员安全返回。这除了设置可靠的防热保护层保证返回舱不致被烧毁外,还要使返回过程中的制动过载装置非常有效,以保证宇航员的身体能够承受;同时还要提高落点精度,以便及时发现宇航员。四是高可靠性措施,主要是力争万无一失。为此,在把宇航员送入太空之前,飞船各系统和设备均要进行可靠设计,关键部件采用双备份或三备份,飞船须在严格的环境条件下进行地面测试,并进行模拟飞行试验。
折叠编辑本段各国飞船
折叠美国
最新研制的多用途载人飞船(MPCV)
美国航天局日前(NASA)公布了一款最新研制的多用途载人飞船(MPCV),设计是以"猎户座"航天器的原型为基础,将作为未来美国宇航员进入外太空的全新运输系统,可同时携载4名宇航员前往火星。
底部宽约5米,重量约23吨,可同时携载4位宇航员。
为了进行测试,研究人员在丹佛南部的瓦特顿大峡谷特别建造了测试区。虽然多用途载人飞船的最终目标是火星,但是短期内美国国家宇航局还有其他的计划,比如首先使用它来支持国际空间站的一些任务。
折叠俄罗斯
"罗斯"号载人宇宙飞船是俄罗斯专家正在研制的新型载人宇宙飞船。如果研制成功后可以多次使用并能够将宇航员送往月球,而且这种飞船可以多次重复使用。新一代罗斯号载人飞船设计草图将于 2010年中期提交至俄罗斯联邦航天署,飞船将于2017年首次升空,从2018年起飞船将开始正式启用。
俄罗斯联邦航天署载人航天项目主管克拉斯诺夫2009年4月曾表示,罗斯号载人飞船将能够同时把6名宇航员送至低地球轨道,或者把4名宇航员送至近月轨道。同时,飞船返回地面时货物装载能力也将有所加强,将能够携带500公斤的货物,而目前(2009年)的俄"联盟"号载人飞船返航时仅能携带250公斤的货物。
折叠苏联
东方1号宇宙飞船,它由乘员舱和设备舱及末级火箭组成,总重6.17吨,长7.35米。 乘员舱呈球形,直径2.3米,重2.4吨,外侧覆盖有耐高温材料,能承受再入大气层时因摩擦产生的摄氏5000℃左右的高温。乘员舱只能载一人,有三个舱口,一个是宇航员出入舱口,另一个是与设备舱连接的舱口,再一个是返回时乘降落伞的舱口,宇航员可通过舷窗观察或拍摄舱外情景。宇航员的座椅装有弹射装置,在发生意外事故时可紧急弹出脱险。同时在飞船下降到距离地面7000米的地方,宇航员连同座椅一起弹出舱外,并张开降落伞下降,在达到4000米高度时,宇航员与座椅分离,只身乘降落伞返回地面。设备舱为顶锥圆筒形,长2.25米,重2.27吨,在飞船返回大气层之前,与乘员分离,弃留太空成为无用之物。东方1号宇宙飞船打开了人类通往太空的道路。
折叠中国
神舟七号及后续任务
2008年9月25日,我国第三艘载人飞船神舟七号成功发射,三名航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏顺利升空。
27日,翟志刚身着我国研制的"飞天"舱外航天服,在身着俄罗斯"海鹰"舱外航天服的刘伯明的辅助下,进行了19分35秒的出舱活动。中国随之成为世界上第三个掌握空间出舱活动技术的国家。 2008年9月28日傍晚时分,神舟七号飞船在顺利完成空间出舱活动和一系列空间科学试验任务后,成功降落在内蒙古中部阿木古朗草原上。
2011年底,天宫一号和神舟八号执行了中国首次无人交会对接任务,(从神舟八号起,轨道舱前增加了主动交会对接机构,可与其他航天器进行空间交会对接。)中国由此而成为世界上第三个独立掌握空间交会对接技术的国家,此后,神舟九号和神舟十号飞船先后与天宫一号目标飞行器进行自动和手控空间交会对接任务,其中,神舟十号航天员还在天宫一号舱内完成了世界上第二次太空授课。
目前中国正在开发新一代多用途载人飞船,其外形类似于美国正在研制的猎户座飞船,可重复使用,成员人数从三人增加到了六人,可执行载人深空探测任务。它的缩小版返回舱已于2016年6月25日搭乘长征七号运载火箭点火升空,于26日下午在甘肃酒泉卫星发射中心附近的东风着陆场按预定程序准时着陆。
此外,中国已在2016年九月十五日当晚发射天宫二号空间实验室,并在十月十七日发射神舟十一号飞船与其对接,来进行航天员在轨中期驻留的实验。中国还在2017年4月20日晚上使用长征七号遥二火箭发射天舟一号货运飞船,并于22号当天与天宫二号进行交会对接,开展推进剂在轨补加试验,预计在2020年前后建成中国人自己的空间站,在2024年国际空间站退役时,中国的天宫号空间站将成为世界上唯一一个仍在轨运行的空间站。
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