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中国航天成功试验减速,NASA火星降落伞再次测试

时间:2019-09-07 15:07来源:科学研究
中国航天成功试验减速“神技” 专家透露美国曾想用该技术登陆火星 [据NASA网站2014年6月29日报道]6月28日,NASA在美国海军太平洋导弹靶场进行了低密度超声速减速器的近空间试验飞行。

中国航天成功试验减速“神技” 专家透露美国曾想用该技术登陆火星

[据NASA网站2014年6月29日报道]6月28日,NASA在美国海军太平洋导弹靶场进行了低密度超声速减速器的近空间试验飞行。

近日,中国航天科技集团有限公司五院508所在大载重气囊缓冲技术和新型充气式再入减速技术等回收着陆技术领域接连取得重大突破。

NASA火星降落伞再次测试仍未成功

中国航天科技集团五院508所正在研究一项“黑科技”。最近,该所开展了国内首次新型充气式再入减速技术飞行演示验证试验,验证了此项技术的工作原理、工作程序和多项关键技术。

当地时间上午8:45,LDSD试验飞行器先利用气球从夏威夷岛起飞。11:05,当气球于升至太平洋上方36000米的高度时,试验飞行器与气球脱离,并开始进行动力飞行。11:35,飞行器结束飞行试验后落入太平洋。试验飞行器的硬件、黑匣子数据记录器和降落伞均在当天被工作人员找到并回收。

依托航天器无损着陆技术实验室创新平台,五院508所于近日成功完成国内最大重量的气囊缓冲试验。该试验主要技术指标达到国际先进水平,填补了大载重气囊缓冲技术国内空白。

科技日报北京6月9日电 北京时间9日凌晨1点45分,美国国家航空航天局在夏威夷考爱岛的一个美国海军基地,再次测试了用于登陆火星时部署的降落伞新技术。测试并未取得全部成功,其中关键的降落伞部署仍以失败告终。

这次试验的飞行器呈“飞碟”状,周身被厚厚的气囊包裹。508所称,IRDT技术基于空间充气展开结构的设计理念,集成了再入减速过程中的热防护、气动减速、着陆缓冲、水上漂浮等功能,能够实现航天器的承载、减速、防热一体化设计,使其不再需要防热大底、降落伞、缓冲气囊等附属设备。

LDSD项目主管马克·阿德勒(Mark Adler)表示,本次试验达到了所有的目标。所获得的试验结果将被用于未来的飞行任务。

据悉,大载重气囊缓冲技术主要针对我国大重量载荷着陆缓冲能力开展关键技术攻关,并研制原理样机开展着陆缓冲验证试验。该技术的突破将使该所现有缓冲能力直接提升数倍,面临众多的技术难题。

此次测试的飞碟状技术测试载具被称为“低密度超音速减速器”。早在1976年,NASA就想出了借助降落伞着陆的方法,由于火星上大气非常稀薄,任何能帮助太空飞船着陆的降落伞都需要异常坚固。为了达成2030年人类登陆火星的目标,NASA此次测试的是更加先进的新一代降落伞,被称为“超音速翼帆降落伞”,科研人员计划由它帮助重型太空船在火星实现软着陆。

航天专家庞之浩向科技日报记者介绍,美国曾开展过类似技术试验,以期用于未来载人飞船或大型机器人登陆火星。但试验并未完全成功。

NASA通过LDSD项目来评估未来火星任务的新着陆技术,而本次试验是LDSD项目三次试验中的首次。本次试验不但实现了验证飞行器飞行能力的目标,还对两个减速器的展开进行了验证。未来的两次飞行试验中将正式对这些减速技术进行验证。

课题组经过近两年的艰苦努力,突破了多项关键技术,完成了大载重气囊原理样机研制,并通过缓冲试验验证,达到预期效果。

2014年6月,LDSD首次进行测试飞行,当时被测降落伞类型与此次不同,被称为“超音速碟帆降落伞”。首次测试并未成功,降落伞未能如愿打开,在高速飞行中被撕成碎片。

火星大气较为稀薄,能为航天器着陆前减速提供的阻力有限。庞之浩介绍,目前所有的火星着陆器都是采用刚性减速器和“盘—缝—带”降落伞方案完成减速。2012年登陆火星的好奇号火星车是至今最重的火星着陆器,重约0.96吨,几乎已达到该方案所能承受重量的极限,而未来载人火星飞船重量可能超过20吨,必须寻求更为有效的减速方案。

由于飞行器飞行状况良好,研究人员有机会对超声速充气式启动减速器进行额外试验,也正因如此,大型超声速降落伞的试验日期几乎比原计划提前了一年。

此次着陆缓冲试验验证的成功标志着508所已正式掌握重型气囊缓冲技术,向后续气囊缓冲技术的研制目标迈进了一大步,为后续众多重大任务需求奠定了应用基础,也将为该所回收着陆专业发展提供有力的支撑。

此次执行测试任务的LDSD重达3088千克,包含有直径6米的内胎形减速器——超音速充气式气动减速器和直径30米的超大降落伞,是目前NASA飞船成功发射到火星上的探测器的两倍重。测试中,借助一只巨型氦气球,NASA把LDSD送到太平洋上空37千米的高度,并按计划将减速器与气球分离。随后,测试设备上的火箭助推器点燃,将其送至距离海面约55千米的高空。研究人员称,在此高度进行测试是因为那里的大气环境与火星类似。

为此,美国国家航空航天局安排了“低密度超声速减速器”技术验证任务。该技术由“超声速充气式气动减速器”和巨型超声速环帆降落伞组成。其中,减速器部署在碟形着陆器的外缘,受运载火箭整流罩尺寸限制,它原本呈收拢状态,但是当着陆器以大约3.5倍音速下降时,它会迅速充气,增大阻力面积,将下降速度降至2倍音速左右,达到降落伞安全展开条件。巨型降落伞重100公斤、直径33米,面积几乎是好奇号所用“盘—缝—带”降落伞的2倍,而且开伞冲击载荷小、稳定性更好。它能帮助着陆器减速至亚音速。

从飞行器上实时下载的图片表明降落伞并未按照预期的那样展开,研究小组正分析降落伞上的数据,以便于在2015年初进行的下一次试验飞行中解决这一问题。

另外,该所近日还组织开展了新型充气式再入减速技术飞行演示验证试验。

NASA计划称:“内胎型减速器在以3倍音速飞行后发生膨胀并减缓受测运载工具,将其速度降至2.4倍音速,此时降落伞会打开,将运载工具‘轻柔缓慢’地带到海面。”但实际情况是,降落伞并没有完全展开,受测运载工具硬生生地落在海洋中。

LDSD被一些专家誉为“能够颠覆规则的技术”。美国佐治亚理工学院专家布莱恩认为,该技术能使人类将10倍于好奇号重量的载荷送到火星表面。2014年到2015年,NASA三次开展LDSD高空试验,试验减速器理论上可将火星表面软着陆质量提高至2.7吨,但都因降落伞问题而失败。不过,这些试验仍获取了大量重要数据,总体上证明了LDSD技术的价值。庞之浩表示,未来随着该技术的发展,配合由四五个降落伞组成的多伞系统,有望使火星表面软着陆重量提高到15吨。此外,该技术还能减少着陆器气动减速的飞行距离、提高着陆精度,并有望实现高海拔地区着陆,增加火星的可探测区域。

NASA表示,像LDSD这样的前沿技术对火星大质量载荷着陆而言是至关重要的,甚至为载人火星探测任务提供保障。(中国航天系统科学与工程研究院 李金钊)

该试验验证了IRDT技术的工作原理、工作程序和多项关键技术,取得圆满成功。这是我国在该技术领域进行的首次飞行试验。

据悉,LDSD项目由加利福尼亚州帕萨迪纳喷气推进实验室领导,NASA空间技术任务指导部主持推进。该项目旨在通过模拟航天器飞入火星大气时的状态,为未来大型航天器在火星着陆做准备。目前项目已进行了3年,花费达2.3亿美元。此次测试是该项目3次测试计划中的第二次,原计划于本月3日进行,但由于天气情况等原因数次推迟。NASA称,将分析研究此次测试的全程数据,学习并改进。下一次测试计划于2016年进行。

对比中美两国的相关技术,虽然名称不同,但原理上颇有相似之处。据508所介绍,IRDT技术可应用于空间站及科学试验卫星试验品和货物的快速下行、返回。记者此前从航天科工空间工程发展有限公司获悉,我国正在基于空间充气展开、柔性防热、复合材料等技术,开发具有低成本、高承载比特征的新型空间货物运输飞行器,为空间货物下行运输,远距离物资投送、回收等任务提供支撑,计划于2019年完成首飞。此外508所表示,该技术也能为深空探测器安全着陆提供帮助。

IRDT技术研究是508所在航天器回收着陆领域的一次原理性创新实践。此项技术基于空间充气展开结构的设计理念,结合传统航天器回收着陆技术特点,集成了航天器再入减速过程中的多项功能,是一种灵活的天地往返途径。

(科技日报北京5月22日电)

基于IRDT技术的返回器,能够实现承载、减速、防热一体化设计,可实现自主离轨、返回、着陆,甚至不再需要传统返回器必需的防热大底、降落伞、缓冲气囊及其必需的附属设备,设计大大简化。

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该技术可应用于空间站及科学试验卫星试验品和货物的快速下行、返回,也能为深空探测器安全着陆提供帮助。 来源:航天科技网站

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