18年过去了,为什么世界上仍然只有3个国家有能力把航天员送上太空?
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18年过去了,为什么世界上仍然只有3个国家有能力把航天员送上太空?
发布日期:2022-08-17 05:21    点击次数:73

自从2003年杨利伟登上太空到现在,整整十八年过去了,人类科技发展日新月异,各国综合国力不断增强,世界上却仍然只有中、美、俄三个国家有能力把航天员送上太空,载人航天技术到底难在哪里呢?

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载人航天

先讲一个故事吧。1961年4月12日,苏联人加加林乘坐东方1号宇宙飞船,完成了世界上首次载人宇宙飞行,实现了人类进入太空的愿望。美国人怎么都想不到,一个连可口可乐都造不出来的国家,竟然抢在“水星计划”之前完成了进入太空的壮举。

尽管美国人在一年之后也完成了进入太空的壮举,但是人们仍然只记住了尤里·阿列克谢耶维奇·加加林这个名字,却没有多少人记得约翰·格伦。

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肯尼迪发表演讲

为了扳回一局,约翰·肯尼迪不得不宣布:We Choose to Go to the Moon。

好吧,这下把NASA高兴坏了。因为在那一年,他们得到了220亿美元的航天预算。1962年,中国的GDP只有472亿美元。

由此可见,载人航天绝不像盖房子那么简单,至少它挺烧钱的。

对于世界上大多数国家来说,它们连载人航天的门槛都摸不到,甚至永远也不可能摸到。这个门槛就是强盛的综合国力、雄厚的经济实力、强有力的财政支持、一大批航空科研人才和先进的航天科技。

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神舟十二号航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波

目前能迈过这个门槛的,除了中、美、俄之外,大概只剩下欧盟、日本和印度了。而对于这三个国家而言,它们之所以至今还没能把自己的航天员送上太空,主要原因是无法克服载人航天的三大核心技术难题。

大推力运载火箭

大推力运载火箭技术,承担着把载人航天器送上太空的任务,是三大核心技术难题中最简单的一个。

说到大推力运载火箭, 贵州华宏交通设施工程有限公司人们很容易想起登月的美国土星5火箭和前苏联的能源火箭,不过这些近地轨道运载能力百吨级的巨型运载火箭,由于任务单一,早已退役多年。目前正在服役的大推力运载火箭,比较著名的是美国的重型猎鹰、中国的长征五号。

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长征系列火箭

为了确保发射任务万无一失,大推力运载火箭的关键部件必须是双备份甚至三备份。火箭在发射之前,必须经过一系列极其严格的地面测试和模拟飞行,直到没有一丝隐患才能放行上天。

另外,由于对可靠性的重视,实际上,与航海、航空以及陆上各种交通运输工具相比,大推力运载火箭的发射活动要保证最好的安全记录。

救生及安全返回技术

事实上,载人航天技术和不载人航天技术最大的区别,就在于救生技术的应用和安全返回的绝对可靠。

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中国空间站

对于救生技术而言,载人航天器必须能够为航天员提供多套安全可靠的逃生装置,比如弹射座椅、逃逸塔、分离座舱等。当距离地面较近时,站点风采如果航天器出现致命故障,航天员能够通过弹射座椅弹出航天器,然后打开降落伞逃生。

当距离地面较远时,航天员就不能选择跳伞逃生了,这时需要用到分离座舱,航天员必须果断迅速地启动分离按钮,将飞船主体与座舱分开,让自己乘坐座舱逃生。

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航天员出舱作业

当飞船进入预定轨道之后,如果飞船遭到损坏或航天员生病,需要营救时,那么就只能暂时采用船上救生装置等待地面发射飞船救生的办法。

对于安全返回技术而言,具体包括反推火箭减速、调姿、进入返回轨道等技术。载人航天器要想安全着落,必须闯过三道“鬼门关”。

第一道是过载关。当载人飞船高速进入稠密大气层时,会产生巨大的冲击过载,其强度不亚于飞机撞上火山。

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飞船返回舱

第二道是火焰关。载人飞船在高速状态下会与空气产生剧烈的摩擦,从而产生几千摄氏度的高温。这时飞船外壳如果没有安全可靠的隔热层,将会被烧成灰烬。

第三道是撞击关。载人飞船着陆时,尽管有降落伞降速,但是它的降落速度仍然能够达到14米每秒。如果不采取相关保障措施,后果将不堪设想。

此外,着陆精度也是一项技术难关。

环境控制和生命保障系统技术

太空环境和陆地环境有着天壤之别。太空中高度真空,没有氧气,没有水,人类如果直接暴露在这样的环境中,很快就会因为身体内外的巨大压差而爆炸,体液会迅速沸腾汽化。

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航天服

太空中温差极大,由于没有空气对流,载人飞船朝着太阳的那一面温度可达100℃以上,而背阴面则会低至-100℃以下。而在远离地球的深空中,温度则达到人体根本无法耐受的-273℃。除此之外,太空中还充满了对人体有害的宇宙辐射。

太空失重环境还会导致人体平衡功能发生紊乱,引发组织位移、肌肉萎缩、骨质脱钙等疾病。为了保证航天员的生命安全和健康,科学家必须研发出一整套生命保障系统。

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“飞天”舱外航天服价值3000多万元

这套生命保障系统一般被整合到航天服上。航天服包括舱内航天服和舱外航天服,目前世界上有能力研发和制作航天服的国家,只有三个,分别是中国、美国和俄罗斯。

写在最后

把航天员送上太空,绝对没有我们想象中的那么简单。载人航天系统是由载人航天器、运载器、航天器发射场和回设施、航天测控网等组成的一个极为复杂的综合性系统,有时还要包括其它地面保障系统,比如地面模拟设备和航天员训练设施。

这么复杂的一套系统,如果没有强大的综合国力支撑、技术储备和时间沉淀,是无论如何也做不出来的。

现阶段的欧盟、印度和日本,只能勉强称为“准载人航天能力国”。

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