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印度又攻克一载人航天关键技术,离实现载人航天梦想还有多远

2018-07-09 09:07:34 | 标签:印度 , 载人航天 | 作者:林森 | 编辑:周秦 | 阅读数量:1646 | 文章来源:澎湃新闻

据印度媒体报道,印度空间研究组织(ISRO)7月5日在斯里哈里科塔岛萨迪什·达万航天中心,成功进行了“火箭逃逸系统”首次飞行试验。

  据印度媒体报道,印度空间研究组织(ISRO)7月5日在斯里哈里科塔岛萨迪什·达万航天中心,成功进行了“火箭逃逸系统”首次飞行试验。


  印度空间研究组织在当天发布的消息中称,“火箭逃逸系统”是载人航天一项关键技术,用于在出现发射中止事故时把飞船乘员舱快速拖离到远离火箭的安全距离之外。首次飞行试验为“发射台中止试验”,验证了在发射台上出现紧急情况时乘员舱的安全回收。 


  印度空间研究组织不断向印度政府提交启动载人航天工程的建议,但目前印度载人航天工程仍然没有任何正式立项的消息。“火箭逃逸系统”的首次试验成功意味着印度航天掌握的载人关键技术不断增多,有利于推进载人航天计划。


  此前,印度空间研究组织前主席拉达克里希南在接受媒体采访时表示,印度的第一个载人任务有望在2021年进行。那么,目前印度载人航天技术储备如何?其何时才能实现载人航天的梦想。


印度空间研究组织研制的“火箭逃逸系统”成功进行首次飞行演示


  锲而不舍的准备


  印度媒体一向喜欢将中国和印度进行对比,无论是同步开展月球探测计划,还是火星探测计划,都证明了这一点。中国在载人航天领域上举得了举世瞩目的成就,而时常被人们用来对比的发展中大国印度,却在载人航天领域步履维艰。


  载人航天工程不仅仅是造一艘载人飞船那么简单。以中国的载人航天工程为例,包括了航天员系统、运载火箭、载人飞船、发射场、着陆场、测控通信系统等诸多组成部分,921载人航天工程研制了神舟载人飞船、“长征二号”F系列运载火箭,在酒泉发射中心新建了专门的发射工位,返回着陆场系统也不断完善设计,测控上建成了统一S波段通信系统(USB),为了减少测控盲区还发展了第一代“天链”数据中继卫星系统。


  印度2003年开始发展载人航天技术,但那时候相关的技术储备非常少,极地轨道运载火箭(PSLV)低轨道运载能力只有3.8吨,无法满足发射实用型载人飞船。


  2003年,印度开始发展载人航天技术,但技术基础可以说一穷二白。以最基本的运载火箭来说,他们当时只有极地轨道运载火箭(PSLV)可堪一用,而新研制的地球同步轨道运载火箭(GSLV)并不成熟,PSLV火箭运载能力有限,近地轨道最大运载能力只有3.8吨,无法发射较大的实用型载人飞船(一般为8吨),上马载人航天工程并不具备可行性。经过10余年努力后,印度的GSLV火箭使用国产上面级发动机连续发射成功,验证了火箭的可靠性,印度的载人航天计划也得到更多的关注,印度空间研究组织提交的载人航天计划中,就打算使用GSLV MK II型火箭发射载人飞船。


  载人飞船系统同样是重要的组成部分,印度空间研究组织千方百计进行了预研和试验。2007年1月10日印度使用PSLV火箭将一个重为555公斤的返回舱送入轨道,并运行了12天之久。太空返回试验舱(SRE)实际上就是小型返回式卫星,它使用三轴稳定方式进行姿态控制并进行了微重力环境下的试验,当年1月22日SRE成功再入大气层并溅落在孟加拉湾的洋面上。SRE试验舱标志着印度掌握了再入返回的热防护技术,值得一提的是它的再入迎风面使用与美国航天飞机类似的重复使用防热瓦,背风面则使用了烧蚀性的防热材料,整体技术水平很高。


印度空间研究组织展示的太空返回试验舱(SRE)。


  此前,《印度时报》等媒体报道了印度的载人飞船,从公开图片看,是一种典型的两舱式飞船,而且返回舱为锥形而不是联盟号载人飞船的钟形,整体设计上带有浓厚的美国色彩。印度载人飞船的返回舱从外形上看它明显是SRE的衍生发展,据称重约3吨,可以支持3人进行7天的独立飞行,并使用了可重复使用的防热瓦。

2008年,印度班加罗尔开始建造航天员培训中心,它由印度空间研究组织和印度空间航空医学协会共同创办,旨在培养未来执行载人航天任务的航天员。该中心拥有一系列的航天员选拔、训练和保障设施,据称可以保质保量培养印度航天员,确保印度能在2015年执行首次载人航天飞行。印度空间研究组织还开始研制舱内和舱外航天服,以保证未来的载人航天任务,印度空间研究组织计划建造载人航天任务控制中心,依托印度测控指令中心(ISTRAC)进行载人航天任务的测控,他们甚至雄心勃勃地表示要将斯里哈里科塔发射场的第三个发射工位,专门用于执行载人发射任务。


  尽管做了这么多准备工作,但所谓2015年的时间表不过是印度空间研究组织的一厢情愿,印度政府仅仅拨付了2000万美元用于载人航天的预研,2012年“十二五”计划排除了载人航天项目后,印度载人航天工程希望在下一个“五年计划”(2017年)上马,但在“十三五”计划中,载人航天工程立项的计划再次落空,这无疑是一个很大的打击。从这一角度说,当关键技术问题逐步解决后,印度政府的支持力度成为能否实现载人航天目标的关键。


2014年,印度空间研究组织还进行了GSLV MK III火箭的首次发射试验,载荷为“大气再入实验载人舱”(CARE),这个3.7吨的CARE就是未来印度载人飞船的全尺寸返回舱。

  艰难的选择


  “乘员逃逸系统”连同模拟乘员舱共重12.6吨。试验共持续了259秒,其间“乘员逃逸系统”和模拟乘员舱经历了快速上升、在孟加拉湾上空作弧线飞行和借助降落伞飘回地球的过程,降落位置距斯里哈里科塔约2.9公里。在7台专门设计的快速启动固体发动机的推动下,飞船在不超过安全过载水平的情况下达到了近2.7公里的最大飞行高度。近300路传感器记录下了试飞中的各种任务性能参数。印度空间研究组织派出了3艘回收船对乘员舱进行回收。

  

  本次试验的成功让印度在不久的将来发射载人飞船迈进了一步。印度空间研究组织一直在试验载人航天相关技术,但印载人航天项目尚未得到政府批准。


  虽然缺乏来自印度中央政府的明确支持,但印度空间研究组织始终不放弃载人航天的梦想。过去的“十二五”计划为载人航天工程拨付15亿卢比(约合1.45亿人民币)的资金,在这一阶段,印度空间研究组织只能继续进行预研,努力推进载人航天计划。


印度媒体制作的印度载人飞船设想图,飞船可以搭载3名航天员。


  2014年,斯里哈里科塔发射场的第三个发射工位开始建造,当然建造的资金不可能来自15亿卢比的预研资金,这种偷梁换柱也是被逼无奈的结果。印度的载人飞船的研制也在继续,陆续进行了空投和水上溅落试验,而服务舱借鉴了PSLV第四级的设计,尽量减少了研制和制造成本。2014年12月18日,印度空间研究组织还进行了GSLV MK III火箭的首次发射试验,代号LVM3-X/CARE的试验任务使用没有上面级的LVM3-X火箭发射“大气再入实验载人舱”(CARE)。CARE当时在126公里高空同火箭分离,在 80公里高度上再入大气层,随后以弹道方式下落,并乘降落伞落到孟加拉湾。这个3.7吨的CARE就是未来印度载人飞船的全尺寸返回舱。CARE返回舱具备了导航制导控制等各方面功能,而且以5千米/秒的速度再入大气层并完整降落到孟加拉湾海面上。这次任务的成功,促进了印度载人航天的发展。


  从火箭飞船的匹配上分析,3.7吨的返回舱哪怕配备一个较小的服务舱,比如只有联盟号载人飞船的约2.6吨那么重,整个飞船质量也将达到6吨以上,这个重量GSLV MK II发射起来就相当勉强了,使用GSLV MK III火箭发射是一个更好的选择,LVM3-X/CARE试验恐怕也有为此探路的因素。印度媒体曾报道印度空间研究组织打算使用GSLV MK II型火箭发射2人制飞船,GSLV MK III型火箭发射安装了交会对接系统的3人制飞船,看来不是空穴来风。现在GSLV MK II型火箭已经成熟,可以说万事俱备只欠东风。


印度目前运载能力最大的火箭GSLV MK III 低轨道运载能力10吨,满足发射载人飞船的需求。


  印度空间研究组织曾在2015年向印度中央政府提交申请,希望批准实施无人太空任务,但后来这一申请也没有了后文。航天专家认为,开展载人航天最大的问题在于确认需求,需求明确,并且有坚定的国家意志,才能顺利推进工程庞大且复杂的载人航天计划。


  虽然现在看来,印度空间研究组织为载人航天做了大量准备性工作,在过去十余年的时间里也陆续解决了运载火箭、飞船、发射测控等一系列瓶颈,但载人航天工程毕竟没有得到印度政府的正式支持。因此,印度空间研究组织计划在2021年进行首次载人任务,其命运基本上和原计划2015年进行首次载人航天飞行一样,最终落空。印度近几年在“一箭多星”、“月球探测”和“火星探测”等航天领域可谓表现抢眼,而印度何时实现载人航天的梦想,也一直是航天界关注的热点问题,可以拭目以待。
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