本報記者 付毅飛 陳可軒
據(jù)中國載人航天工程辦公室消息，2月11日，我國在文昌航天發(fā)射場成功組織實施長征十號運載火箭系統(tǒng)低空演示驗證與夢舟載人飛船系統(tǒng)最大動壓逃逸飛行試驗。
此次試驗是繼長征十號運載火箭系留點火、夢舟載人飛船零高度逃逸飛行、攬月著陸器著陸起飛綜合驗證等試驗后，我國組織實施的又一項研制性飛行試驗，標(biāo)志著我國載人月球探測工程研制工作取得重要階段性突破。
11時0分，地面試驗指揮中心下達(dá)點火指令，火箭點火升空，到達(dá)飛船最大動壓逃逸條件，飛船接收火箭發(fā)出的逃逸指令，成功實施分離逃逸。火箭一級箭體和飛船返回艙分別按程序受控安全濺落于預(yù)定海域。12時20分，海上搜救分隊完成返回艙搜索回收任務(wù)。
據(jù)了解，此次試驗是長征十號運載火箭首次初樣狀態(tài)下的點火飛行，是我國首次飛船最大動壓逃逸試驗，是我國首次載人飛船返回艙和火箭一級箭體海上濺落，也是文昌航天發(fā)射場新建發(fā)射工位首次執(zhí)行點火飛行試驗任務(wù)。試驗成功驗證了火箭一級上升段與回收段飛行、飛船最大動壓逃逸與回收的功能性能，驗證了工程各系統(tǒng)相關(guān)接口的匹配性，為后續(xù)載人月球探測任務(wù)積累了寶貴飛行數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗。
這次試驗到底做了什么？來自中國航天科技集團五院和一院的專家進(jìn)行了介紹。
飛船最大動壓逃逸：挑戰(zhàn)最惡劣氣動環(huán)境
中國航天科技集團五院鄧凱文介紹，夢舟飛船是我國繼神舟飛船之后新一代載人天地往返飛行器，未來主要服務(wù)于空間站工程和載人月球探測工程。根據(jù)不同任務(wù)，夢舟飛船分為近地版和登月版兩型，近地版主要側(cè)重于重復(fù)使用，登月版將在服務(wù)艙配置更強大的動力段，實現(xiàn)地月轉(zhuǎn)移。
相較于神舟飛船，夢舟飛船返回艙的體積更大，可以運送最多7人在近地軌道往返，同時具備更強的軌控和姿控能力，以及更強的太陽翼發(fā)電能力。此外，神舟飛船在火箭發(fā)生故障時，由火箭逃逸塔負(fù)責(zé)逃逸，飛船負(fù)責(zé)救生；而夢舟飛船的逃逸塔是飛船的一部分，因而由飛船承擔(dān)逃逸和救生。
&bsp; 載人飛船逃逸救生系統(tǒng)是航天員的重要生命保障。在大氣層以內(nèi)，夢舟飛船將使用逃逸塔逃逸模式。2025年6月17日，我國成功開展夢舟飛船零高度逃逸飛行試驗，本質(zhì)上是選取了一種零高度、零速度的極端工況。本次最大動壓逃逸飛行試驗，則是對另一種極端工況的考量。
鄧凱文說，當(dāng)火箭飛行60多秒，突破音速之后，會遇到一個最大動壓點。這個動壓點跟空氣密度、飛行速度相關(guān)，出現(xiàn)在高度11公里左右，氣動條件最為惡劣。在這種條件下進(jìn)行逃逸飛行試驗，飛船要面臨超音速氣動擾動、逃逸飛行控制與分離干擾顯著、火箭失控等多重風(fēng)險。同時，逃逸決策與執(zhí)行的時間窗口很短，逃逸信號發(fā)出后，要迅速完成一系列密集動作，1秒內(nèi)有近百個指令和動作并發(fā)，這對逃逸系統(tǒng)的響應(yīng)速度和可靠性有很高要求。
鄧凱文介紹，在逃逸救生過程中，是用飛船返回艙的計算機控制逃逸塔姿控發(fā)動機和返回艙發(fā)動機，在分離時對飛船的姿態(tài)進(jìn)行控制，為開傘創(chuàng)造良好的條件?！拔覀円?guī)劃的這兩次逃逸飛行試驗，分別從零高度和最大動壓條件進(jìn)行實飛考核，這樣就閉環(huán)了120公里以內(nèi)逃逸模式，對試驗的兩個最重要的因素進(jìn)行了驗證?！编噭P文說。
火箭低空飛行試驗：重點突破四大關(guān)鍵技術(shù)
對于此次長征十號運載火箭系統(tǒng)低空演示驗證，中國航天科技集團一院朱平平稱其為“一次史無前例的挑戰(zhàn)”?！氨M管我們將此次任務(wù)命名為‘低空飛行試驗’，但它的技術(shù)難度和飛行高度遠(yuǎn)超‘低空’的字面含義。”他說。
據(jù)介紹，該試驗主要面臨三方面挑戰(zhàn)。首先，本次試驗雖僅有火箭一子級與夢舟飛船配合飛行，但火箭最大飛行高度達(dá)105公里，已突破“卡門線”，達(dá)到未來正式任務(wù)的一子級飛行高度。這意味著火箭將進(jìn)入近太空環(huán)境，面臨復(fù)雜的氣動和熱環(huán)境考驗。
同時，試驗包含完整的“返回剖面”，其最大熱流和動壓均為國內(nèi)目前最高水平。在返回段，火箭需承受極端高溫和氣動載荷，對火箭結(jié)構(gòu)、熱防護(hù)系統(tǒng)及姿態(tài)控制提出了嚴(yán)苛要求。
此外，本次任務(wù)在國際上首次實現(xiàn)“上升段最大動壓逃逸”與“返回剖面”的結(jié)合飛行。朱平平說，這種“上升—返回”一體化驗證，是對火箭系統(tǒng)全局控制能力的極限測試，在國際航天領(lǐng)域尚無先例。
為了此次試驗，火箭團隊重點突破了四大關(guān)鍵技術(shù)。
一是智能健康監(jiān)測與推力調(diào)節(jié)。科技人員為火箭配備了“智慧大腦”，在起飛段，它可以實時評估發(fā)動機等關(guān)鍵設(shè)備的健康狀態(tài)；在上升段，它通過精確調(diào)節(jié)發(fā)動機推力，確保滿足飛船最大動壓試驗條件，為后續(xù)任務(wù)積累關(guān)鍵數(shù)據(jù)；二是發(fā)動機高空二次啟動與懸停點火。返回段需完成2次發(fā)動機再啟動，第一次是高空二次啟動，實現(xiàn)軌道調(diào)整，第二次是著陸前懸停點火，為精準(zhǔn)回收奠定基礎(chǔ)。這對發(fā)動機可靠性、燃料管理及點火時序控制有著極高要求；三是創(chuàng)新回收模式與模擬驗證。區(qū)別于傳統(tǒng)著陸腿回收，本次試驗采用“網(wǎng)系回收模式”。朱平平介紹，考慮到首次試驗的風(fēng)險控制，火箭在回收船旁約200米的海平面預(yù)制模擬落點著陸，通過箭船信息交互驅(qū)動回收平臺模擬捕合動作，以此評估火箭與回收系統(tǒng)的匹配度，為后續(xù)實際回收積累經(jīng)驗；四是極端環(huán)境下的熱防護(hù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計?！搬槍鴥?nèi)最大熱流和動壓挑戰(zhàn)，我們優(yōu)化了箭體熱防護(hù)材料及結(jié)構(gòu)布局，確保返回段箭體在高溫、高壓環(huán)境下的穩(wěn)定性?！敝炱狡秸f。
（科技日報海南文昌2月11日電）