飛船降落傘揭秘

◎文 尼 莫

近日，美國國家航空航天局在亞利桑那州的訓(xùn)練場利用一架運(yùn)輸機(jī)，成功進(jìn)行了第7次獵戶座載人飛船的傘降系統(tǒng)試驗(yàn)，目的是測試降落傘能否正常打開，以便為該飛船在2020年搭乘太空發(fā)射系統(tǒng)重型運(yùn)載火箭進(jìn)行首次發(fā)射打下基礎(chǔ)。

說起載人飛船降落傘，不僅美國的載人飛船需要，包括俄羅斯和中國的載人飛船同樣需要，降落傘系統(tǒng)是載人飛船當(dāng)之無愧的保護(hù)神。那么，載人飛船的降落傘有何特點(diǎn)？它又是如何打開工作的呢？

安全返回的關(guān)鍵

關(guān)于載人飛船返回地面的障礙，大家首先會想到高空摩擦帶來的高溫考驗(yàn)，因此需要研制熱盾來保護(hù)飛船。但是，降落傘系統(tǒng)同樣是載人飛船返回艙安全返回地球的關(guān)鍵裝置。返回艙闖過熱障難關(guān)，繼續(xù)下降到距離地面10千米高度時，雖然這時的速度已經(jīng)在大氣阻力作用下大大降低，但仍達(dá)到 200米/秒左右，這就需要降落傘來完成最后減速。

如果返回艙沒有安裝降落傘，帶來的后果不堪設(shè)想。例如，1986年美國“挑戰(zhàn)者號”航天飛機(jī)在空中爆炸后，雖然乘員艙保持完整，航天員也還活著，但乘員艙在下降過程中高速撞擊海平面解體，造成航天員全部遇難。

降落傘是載人飛船返回時重要的減速裝置，它不僅可以降低返回艙的下降速度，還能保證返回艙下降姿態(tài)穩(wěn)定。通俗地講，降落傘的目的就是在中低空打開后，將返回艙比高鐵還快的速度減至到普通人慢跑的速度，讓航天員安全著陸回家。

獨(dú)特的設(shè)計方式

載人飛船返回艙用的降落傘外形和人們?nèi)粘Ｓ玫挠陚阆嗨?，都是利用氣動阻力減速，二者主要的區(qū)別在于返回艙降落傘系統(tǒng)更復(fù)雜，傘衣和傘繩使用的材料都是經(jīng)過了精挑細(xì)選，不僅舉重若輕，且更安全可靠。

另外，降落傘面積越大，減速效果越好。別看返回艙用的降落傘大，可它重量還不到 100千克。降落傘的傘繩同樣結(jié)實(shí)，每根傘繩的直徑只有幾毫米，卻能承受數(shù)十千克的拉力。返回艙的降落傘不僅要輕薄兼顧，還要經(jīng)過特殊的耐熱處理，可以承受400攝氏度的高溫，防止返回艙與大氣層摩擦產(chǎn)生的熱量燒壞降落傘。如果仔細(xì)看，降落傘頂部中心還有一個孔洞?？蒲腥藛T在降落傘中央加上了孔口設(shè)計，讓空氣從下到上有一個通路，降落傘就會平穩(wěn)下降。

同時，返回艙攜帶的降落傘不能一次打開，否則空氣阻力會撕破降落傘。為了降低開傘時造成的沖擊，返回艙的降落傘不僅使用了引導(dǎo)傘和減速傘，還讓降落傘按照預(yù)定設(shè)計逐級打開，通過延長充氣展開時間來減少開傘沖擊。此外，雖然降落傘主傘看上去是一整塊，但近距離看卻是由1000多條小傘布拼接而成，構(gòu)成一個個同心圓環(huán)，相鄰每環(huán)傘衣之間留有寬度不同的縫隙，空氣可以從這里流過，從而減少阻力。

多把傘需依次打開

說了那么多，返回艙返回時，它的降落傘到底怎么使用呢？以俄羅斯的“聯(lián)盟號”載人飛船為例，返回艙以超高聲速再入大氣層后，摩擦產(chǎn)生高溫并形成黑障，大約20分鐘后飛出黑障區(qū)，在下降到距離地面12千米高度時，速度降低到 240米/秒。

隨著返回艙高度進(jìn)一步下降，就輪到降落傘大顯身手了。雖然“聯(lián)盟號”飛船返回艙的主傘面積高達(dá)1000平方米，但這樣大的主傘不能一次全部打開，否則輕薄的大傘直接就被空氣沖破，飛船會狠狠地砸在地面，造成航天員傷亡。因此，“聯(lián)盟號”飛船的降落傘攜帶有多把傘，并按程序依次打開。返回艙下降速度逐步降低到6米/秒左右，在著陸前啟動艙底的制動火箭，讓速度降低到2～3米/秒，最后安全著陸。