神舟十二號模型圖片;神舟十二號圖集
2021年9月17日,神舟十二號載人飛船成功著陸于東風著陸場,航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波安全返回地球,結束了為期90天的太空之旅。這次任務也標志著東風著陸場首次執行載人飛船搜索回收任務。雖然載人飛船作為天地往返系統的關鍵組成部分,在過去往往被低估,實際上,它承擔了重要的航天員運輸使命。
在“863”計劃發布后,中國曾展開了長達三年的激烈爭論,討論采用何種天地往返運輸系統。一些人主張中國由于底子薄弱,應該從飛船出發著手。而另一些人受到美國航天飛機成功的啟發,認為應該一步到位,直接發展航天飛機。1986年,召開了航天飛機論證會議(也被稱為“869”會議),分析了美國航天飛機的經驗教訓,提出了未來航天的發展趨勢。
在這個背景下,中國空間機電研究所(508所)提出了采用飛船運送航天員和貨物到空間站,同時作為空間站軌道救生艇的建議。這一建議被會議接受,508所負責進行多用途飛船(包括空間站軌道救生艇)的論證工作。他們還發布多篇論文,指出發展航天飛機存在的局限性,尤其是在美國“挑戰者號”航天飛機事故后。
1991年6月,經過多年的論證,中國載人航天方案提交給了航空航天工業部。為了爭取盡早獲得項目批準,元勛任新民親自攜帶1:10的飛船模型,前往中央專委進行講解和演示。1992年1月20日,航空航天部黨組正式批準由中國空間技術研究院承擔載人飛船總體研制任務,代號“921”的載人航天工程正式啟動。1994年,載人飛船被命名為“神舟”號。從1992年正式立項到2003年神舟5號任務成功,共經歷了11年。
在神舟飛船的論證過程中,曾考慮三種布局方案,包括返回艙和推進艙分離、返回艙在前、以及返回艙在軌道艙和推進艙之間。最終,選擇了與俄羅斯聯盟號相似的軌道艙在前,返回艙在中間的布局。軌道艙直徑2.25米,長度2.8米。在發射前,航天員首先進入運載火箭的整流罩艙門,然后通過軌道艙艙門進入軌道艙,最后由位于軌道艙和返回艙之間的艙門進入返回艙,坐在指定的座椅上。返回艙呈鐘形結構,長度為2.25米,最大直徑為2.5米。相對于聯盟號飛船返回艙的直徑2.2米,神舟號的返回艙相對較寬敞和舒適。
推進艙主要提供在軌道運行所需的動力,以及調整飛船的姿態。它配備了16臺25牛的姿控發動機、8臺150牛的姿控發動機、以及4臺2.5千牛的軌控發動機,這些發動機均采用雙組元燃料。此外,軌道艙和返回艙分別裝有16臺和8臺姿控發動機,這些發動機使用肼分解燃料。在返回艙即將降落前,需要在高空排放多余的肼燃料,以避免意外發生。
神舟號返回艙采用半彈道式再入,通過精心設計,實現了向上升力的目標。這種再入方式使得返回艙的著陸點控制精度高,再入過載較小。
載人飛船是載人航天的關鍵基礎,而長期在軌建設空間站則是載人航天工程“三步走”發展的最后一步。神舟飛船的成功標志著中國成為全球第三個掌握載人航天技術的國家。新一代更加先進的可重復使用載人飛船正在研發中,未來航天員將乘坐這些新飛船往返于已建成的空間站,甚至探索登月之旅。