在我國新一代載人飛船試驗船飛行試驗任務(wù)圓滿成功之際，央視《焦點訪談》欄目深入采訪航天科技集團五院的多名專家，詳細(xì)解讀新飛船試驗船的關(guān)鍵技術(shù)和重大意義。相關(guān)報道在5月8日晚的《焦點訪談》重磅推出，全方位展示了航天人堅持自主創(chuàng)新、追求卓越的良好風(fēng)貌。

兩艙設(shè)計

2020年5月8日，新一代載人飛船試驗船返回艙降落在東風(fēng)回收著陸場預(yù)定區(qū)域。航天科技集團五院新一代載人飛船試驗船技術(shù)負(fù)責(zé)人楊雷表示，它為未來新飛船打下了一個堅實、良好的基礎(chǔ)。因為這次飛船試驗飛行，實際上我們安裝了大量的傳感器，拿到這個數(shù)據(jù)之后，我們要測試、分析數(shù)據(jù)，再總結(jié)我們這些技術(shù)的優(yōu)點和缺點，然后進(jìn)一步改進(jìn)之后，可以確定新飛船最終狀態(tài)了。

新一代載人飛船的目標(biāo)是成為同時滿足我國近地空間站運營、載人月球探測等任務(wù)的新一代天地往返運輸飛行器。在三天的飛行試驗中，新一代載人飛船試驗船的主要任務(wù)就是驗證方案的正確性，驗證關(guān)鍵技術(shù)。新一代載人飛船試驗船的艙段組成方案根據(jù)任務(wù)需要進(jìn)行了調(diào)整。以前神舟飛船是三艙方案，由提供動力的推進(jìn)艙、航天員往返太空時乘坐的返回艙和飛船進(jìn)入軌道后航天員工作、生活的軌道艙組成。而新一代載人飛船試驗船是兩艙方案，由返回艙和服務(wù)艙兩部分組成，為什么會有這樣的改變呢？

中國載人航天工程副總設(shè)計師、航天科技集團五院新一代載人飛船試驗船項目負(fù)責(zé)人張柏楠表示，以前貨運飛船叫單程的貨車，只能往上送（貨）像以前（神舟飛船）三艙構(gòu)型，只有返回艙能回來，軌道艙回不來，推進(jìn)艙回不來，就白白損失了兩個艙。而且返回艙小，其實好多儀器設(shè)備是沒法裝進(jìn)去的。我們這次（新飛船試驗船上）系統(tǒng)（設(shè)備）很多都是裝在返回艙里，跟以前不太一樣的是以前是分散的，軌道艙有，推進(jìn)艙也有。

兩艙的設(shè)計讓返回艙、密封艙空間比神舟飛船大了1倍，返回艙大了，意味著飛船可以有更多功能上的可能性，可以搭載更多的航天員、也能運輸更多的貨物，新一代載人飛船在執(zhí)行近地軌道任務(wù)時可以一次運送6到7名航天員，超過神舟飛船承載能力的一倍。還可以根據(jù)任務(wù)需求，從“太空巴士”變?yōu)椤疤肇涇嚒保o空間站運送大量的補給物資，并把寶貴的試驗樣品帶回地面進(jìn)一步研究。

楊雷表示，打個比方，就像汽車，比如原先的神舟飛船，它的返回艙相當(dāng)于我們的A級車，尺寸比較小，座位一旦確定了以后，它改變的余地就比較小了。但是我們現(xiàn)在尺寸變大了以后，可能相當(dāng)于一個C級車了，我可以做成五座，也可以做成七座。五座的時候就可以裝的東西多，七座的時候就可以載人多。

重復(fù)使用

讓返回艙實現(xiàn)載人、運貨等多種功能，目的就是在提高可靠性的前提下，節(jié)約成本，關(guān)鍵是飛船返回艙的可重復(fù)使用。

航天科技集團五院新一代載人飛船試驗船結(jié)構(gòu)設(shè)計師黃文宣表示，以往成功飛行的神舟系列飛船，它都是只能使用一次的，當(dāng)飛船返回以后，我們僅能用它來進(jìn)行展覽和相關(guān)的科學(xué)技術(shù)研究，它極大限制了我們國家大規(guī)模開發(fā)探索太空的效益。

為了兼顧返回艙可重復(fù)使用及新飛船未來載人登月的需要，防熱結(jié)構(gòu)在具備可拆卸功能的同時，更需要提升其防熱能力。飛船在返回時，會與大氣層劇烈摩擦，產(chǎn)生超高的熱量，速度越快，產(chǎn)生的熱量越大。神舟飛船從近地軌道返回時以第一宇宙速度，也就是每秒7.9 公里再入，而新一代載人飛船如果從月球或更遠(yuǎn)的深空返回時，再入速度將達(dá)到第二宇宙速度，也就是每秒11-12公里，將面臨比神舟飛船更高的熱流，返回艙表面溫度將接近3000攝氏度，其承受高溫的時間也更長。黃文宣解釋道，在如此高的溫度下普通的材料是無法承受的，比如說鐵（合金）在1300多攝氏度的情況下，就會被熔化。

要抵擋住這樣的高溫，讓返回艙安然無恙回來，還能再次使用，這就需要性能超強的防熱材料。按照設(shè)計，防熱結(jié)構(gòu)就相當(dāng)于是返回艙的“外衣”，它們在高溫下分解、熔化、升華帶走大量熱量，阻止熱量傳遞到飛船內(nèi)部。如此高的溫度下，選取合適的防熱材料,保護儀器設(shè)備正常工作以及航天員的安全就顯得十分重要。

航天科技集團五院新一代載人飛船試驗船防熱結(jié)構(gòu)主管工藝師張鵬飛表示，我們前期做的時候做了好多材料體系，密度很輕的，比如說只有水的密度三十分之一的材料，它的性能非常好，但是它的強度太弱了，它不能抵御（壓力），風(fēng)一吹它就跑了。我們也做過強度很高的，就是密度也很高的，但是它隔熱性能不行。要解決這個（耐高溫、強度高、密度低）矛盾的過程是比較痛苦的。

經(jīng)過艱難的攻關(guān)，科研團隊終于找到了合適的材料。張鵬飛表示這是我們艙上的一塊（備份件），它承受的溫度比較高，所以它的厚度比較厚,有的（位置）承受溫度比較低，所以它可以做得比較薄，這塊我們在這個過程做了很多試驗，保證它不會破壞。

5月8日，返回艙抵達(dá)時，科研人員經(jīng)過測算，新型防熱材料的防熱水平達(dá)到設(shè)計要求，防熱效率比神舟飛船更高。而在這個返回艙執(zhí)行完任務(wù)后只需更換輕質(zhì)防熱結(jié)構(gòu)，經(jīng)過規(guī)范嚴(yán)格的檢測，就可以再次執(zhí)行載人航天飛行任務(wù)了。這標(biāo)志著我國也掌握了相應(yīng)的可重復(fù)使用技術(shù)，讓未來天地往返運輸?shù)某杀窘档汀?/p>

黃文宣表示，其實這個防熱結(jié)構(gòu)就可以形象比喻為一個外套，我們下一次再出門的時候，我們“里衣”是可以不用更換的，我們只需要換一件“外套”，就可以出門了，它也是一個嶄新的飛船。

安全著陸

據(jù)了解，這一次試驗船的返回艙比神舟飛船返回艙重一倍以上，這就需要降落傘有更大的減速面積，確保它能夠安全著陸。這也是飛船回收著陸系統(tǒng)的主要任務(wù)。

航天科技集團五院508所回收著陸技術(shù)專家賈賀表示，神舟飛船的降落傘目前單傘是世界上最大的，能達(dá)到1200平米的傘，如果我們在這個基礎(chǔ)上再增加的話首先制造的場地和設(shè)備周期包括驗證技術(shù)的難度都非常大，并且它的可靠性也會降低。

經(jīng)過評估，科研人員選擇用三個降落傘組成的群傘來解決這個難題。然而，群傘的難度也更大了。航天科技集團五院508所回收著陸領(lǐng)域總工程師黃偉表示，最主要技術(shù)難點就是它互相干擾的問題，尤其對飛船返回艙，因為它是屬于高速開傘，安裝的體積很局限。

單傘無法做得更大，群傘如何避免干擾，這是一個巨大的難題。為了達(dá)到最優(yōu)效果，科研人員做了大量試驗和仿真工作。在這次，返回艙進(jìn)入大氣層，到達(dá)指定高度后，2具減速傘和3 具主傘依次打開，成功將返回艙的速度從“飛機飛行速度”降為“汽車市區(qū)行駛速度”。為了實現(xiàn)重復(fù)使用，著陸方式也有新的突破，采用無損著陸，將以往使用的緩沖發(fā)動機換成了著陸氣囊。

黃偉表示，新一代飛船，它以后有可能作為陸上著陸，也有可能海上著陸，不同的地形用緩沖氣囊的話，適應(yīng)能力更強一些，比如落水的話，緩沖氣囊本身還起到漂浮的作用。

大型群傘技術(shù)和大載重氣囊緩沖系統(tǒng)填補了這一領(lǐng)域的國內(nèi)空白。

自主變軌

在本次試驗中，試驗船還進(jìn)行了7次變軌，從距離地面幾百公里的小橢圓軌道，一路提升到距離地面幾千公里的大橢圓軌道。值得一提的是，此次試驗船飛行中的所有變軌，都是由飛船自主完成的。所以這次它更聰明了，就是我去哪，我在哪，這些它都知道。

航天科技集團五院502所科技委主任解永春表示，它完全自己都是知道的，而且還知道現(xiàn)在是什么樣的一個姿態(tài)，朝向是什么樣的。

本次新飛船的試驗船較之神舟系列飛船，技術(shù)水平和運輸能力有了很大提升，但所用時間其實并不長，從2017 年到 2019 年，在短短 3 年時間就完成了新飛船試驗船的研制工作。

張柏楠表示，研制神舟飛船的時候，咱們國家的技術(shù)基礎(chǔ)相對比較薄弱，那時候我們總共十多項技術(shù)攻關(guān)，基本上得從零開始。那時候挺難的，什么事都得自己（從頭）弄?，F(xiàn)在是全自主，而且材料性能比以前好得多而且基本上提出你想要什么樣的材料很快就能提供給你材料，感覺上好像攻關(guān)似乎不像上次那么難。整體水平提高了包括工業(yè)基礎(chǔ)。它主要得益于這么多年咱們國家，創(chuàng)新的成果和強大的工業(yè)基礎(chǔ)使我們能實現(xiàn)這個目標(biāo)。

試驗船的任務(wù)是對未來我國新一代載人飛船的多項關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行驗證，后續(xù)科研人員將對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行整理、分析。此次任務(wù)按照規(guī)劃測試了部分系統(tǒng)、部分項目，而在未來還將對其它系統(tǒng)和項目繼續(xù)進(jìn)行測試、驗證，在此基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行優(yōu)化、完善，直到新一代載人飛船正式生產(chǎn)。