近日,Space-X公司的龙飞船成功将两名宇航员送上国际空站,引发全球关注。

猎鹰9号运载火箭执行发射任务。

载人飞船在轨运行19小时后成功与国际空站对接。

这次发射对美国意义重大。其中一个原因是,自从航天飞机停飞以来,美国已经连续9年没有送宇航员去Taitai 空了(都是俄罗斯送的)。

美国航天飞机淘汰的一个重要原因是系统的复杂降低了可靠性(与方案简单的航天器相比),没有逃逸系统。

历史上最悲惨的两起航天事故都是由航天飞机造成的(共14名宇航员遇难)。

1986年1月28日,挑战者号进行了第10次飞行,在起飞后73秒爆炸。

在挑战者号坠毁事故中死亡的七名机组人员

2003年2月1日,哥伦比亚号第28次飞行,返回时解体。

在哥伦比亚号失事中遇难的七名机组人员。

除了航天飞机,另一种能把人送到Tai 空的飞行器是航天飞机。

说起航天器,无论服役时间还是发射频率,都属于俄罗斯的联盟号,世界第一;在长期的发射实践中,联盟号积累了大量的经验,事实也证明了它的可靠性和安全性。

联盟号宇宙飞船

联盟号系列宇宙飞船已经执行了100多次任务。虽然有两起事故造成四名宇航员死亡,但总体伤亡率低于航天飞机,部分原因是其完善的“逃生系统”设计。

联盟号的第一个救生装置:逃逸塔

逃逸塔结构示意图

逃逸塔位于火箭顶部。当火箭在地面或较低高度发生故障,即将爆炸时,逃逸塔可以迅速点火上升空,带着航天员的返回舱逃离危险区域,然后打开降落伞返回地面。

逃生塔工作流程示意图

阿波罗飞船逃逸塔点火试验

在这个阶段,这种逃生方式可以称为“逃塔”。

经典案例是1983年9月26日,联盟T-10-1号飞船发射时,火箭在发射台上爆炸,逃逸塔带着返回舱迅速飞到1.4km 空的高度,逃离现场。

联盟号宇宙飞船逃命了。

联盟号的第二个救生装置:整流罩中的逃逸/分离发动机

黄圈是整流罩里的逃逸发动机喷口。

其原理与逃逸塔类似,但逃逸塔只能在地面和低空使用。当飞船到达一定高度时,逃逸塔已经被弃离(发射后120秒)。此时,安装在整流罩中的四个逃逸/分离发动机将为飞船提供第二次逃逸机会。

整流罩内逃逸/分离发动机安装图

这个阶段的逃生模式可以称为“无塔逃生”。

经典案例是2018年10月11日,联盟号MS-10飞船在起飞约两分钟后遭遇火箭发动机分离故障。此时已经到了50km的高空,逃逸塔刚刚被扔掉。整流罩内的逃逸发动机及时启动,将返回舱拖离故障火箭,两名宇航员安全返回地面。

两名美国和俄罗斯宇航员在逃脱后表示,他们很健康,胃口很好。

联盟号的第三个救生装置:推进舱

神舟飞船示意图,里面还有一个推进舱。

推进舱的设计初衷是控制航天器在轨道上的姿态和轨道,但在危急情况下,推进舱也可以为宇航员提供走出故障火箭的最后机会。

神舟飞船“船箭分离”示意图,推进舱逃生类似。

这个阶段的逃逸模式可以称为“逃离大气层”。

经典案例是1975年4月5日的“联盟18A号”事故。发射后295秒,飞船在150公里的高度,火箭出现了发动机分离故障。飞船完全失去了控制,陷入了剧烈的摇摆和旋转。此时推进舱及时点火,飞船紧急与火箭分离。

以上是联盟号飞船的救生三轴。

中国载人航天工程之初,也对航天飞机和飞船进行了论证,最终选择了类似俄罗斯联盟号飞船的技术途径,肯定是充分考虑到了这个完美的逃逸系统。

龙逃跑的秘密。

Space-X的载人龙飞船以其非常前卫的设计吸引了人们的目光,比如其高度集成的内部控制面板和不带整流罩的流线型外形。它的逃生系统设计也很前卫!

飞船配备了8个“超级德拉科”发动机,其作用是保证飞船在发射阶段可以随时逃逸(返回时也可以用于软着陆,但NASA出于安全考虑,使用降落伞着陆这一任务)。

SuperDraco点燃,飞船与火箭分离。

逃生系统点火测试

8台SuperDraco发动机分4组安装在飞船外侧,成对冗余设计,可防止单个发动机故障导致的故障扩散;发动机携带2.2吨推进剂。

超级德拉科

在点火指令发出后的100ms内,SuperDraco可以达到全推力,它可以在不到8s的时间内将飞船带到火箭800m以外。

与联盟号飞船相比,这种一体化发射逃逸方案具有以下优点:

整个发射过程提供了乘客的逃生能力,中间没有空隙;

逃逸后不需要级间分离(如逃逸塔、整流罩等。再次与返回舱分离),提高了可靠性和安全性;

逃生系统可以重复使用;

能够实现陆地软着陆(此方案研发暂停)。

当然也有一些缺点,比如全程携带的燃料可能会带来安全隐患;发动机的复杂结构降低了系统的可靠性。但设计者也充分考虑了这些缺点,比如增加了防爆外壳,通过充分的地面测试提高了可靠性。

SuperDraco地面点火试验

所以综上所述,从整体综合评价来看,龙飞船的逃逸系统应该更好。

但目前只是“纸上谈兵”。未来龙飞船的逃逸系统在实战中表现如何,不得而知。让我们拭目以待。

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