(作者:孙宏金)
众所周知,汽车、飞机、轮船上都有发动机,没有它汽车不能奔驰、飞机不能飞行、轮船不能航行。同样,神舟号飞船上也有发动机,并且多达52台,它们与燃料供应设备合在一起叫推进系统。必需说明的是,神舟号飞船用的发动机与汽车、飞机和轮船用的发动机是非常不一样的,汽车和轮船用的是活塞式发动机,汽油或柴油在汽缸中与空气中的氧燃烧,推动活塞往返移动,再通过曲柄连杆变成轴的转动,传输到汽车的轮子或轮船的螺旋桨上,使汽车和轮船能向前或向后运动;飞机用的是航空喷气发动机,汽油与空气中的氧燃烧产生的气体从喷管喷出产生推力,使飞机向前飞行。因此,它们都离不开空气中的氧气。飞船用的发动机是液体火箭发动机,工作时不需要空气中的氧气,是由一种称作氧化剂的含氧液体提供燃料燃烧所需的氧,或者直接由燃料催化分解产生气体,燃烧气体和分解气体通过喷管喷出产生推力,使飞船能够在没有空气的太空中也能飞行。
在运载火箭把神舟号飞船送入太空后,神舟号飞船就得依靠自己的推进系统完成飞行 任务。飞船上的全部发动机,按照飞行任务要求分布在飞船的3个舱里,组成了3个用途不同的独立的推进系统。
第1个推进系统是在推进舱里,也就是在飞船最后面的那个舱里,共行28台发动机。
这是神舟号飞船的主推进系统,飞船进入太空后到飞船离开飞行轨道返回的这段时间内使用,其中4台推力大一点的发动机用于改变飞行轨道形状和轨道的升高或降低,推力小的发动机用来控制飞船的飞行姿态。当神舟号飞船在太空中围绕地球飞行时,由于航天员活动的影响,以及要求始终像飞机那样纵轴线平行于地球表面飞行,为此飞船的飞行姿态必须进行控制,否则会山现整个飞船翻滚,要是那样就非常危险了,航天员有可能就不能再返回地面。
飞船没有飞机那样依靠空气动力控制飞行姿态的空气舵,飞船飞行姿态的控制也使用发动机来完成。同时,由于在太空中几乎没有空气,虽然不需要像飞机那样一直开着发动机来克服空气的阻力,但是仍然存在有很小的阻力,而且根据飞行任务的要求和为使返回舱能够在要求的着陆场着陆,神舟号飞船的飞行轨道需要进行一次由椭圆形变成圆形的改变和几次升高轨道的修正;飞船在最后完成飞行任务要返回地面时,也需通过发动机向飞行相反的方向喷气,把飞行的速度降下来,这些任务都使用推力大一点的发动机来完成。
神舟号飞船上的第2个推进系统是在返回舱里,也就是在飞船中间的那个舱里,共有8台发动机。返间舱在返问飞行过程中要通过大气层,这时候的飞行姿态会变得不稳定起来,为防止出现乱翻滚,必需要进行飞行姿态控制;同时通过控制飞船返间舱的滚动,可以使返回舱比较精确地降落在要求的地方,这两项任务都由返回舱推进系统的发动机来完成。
第3个推进系统在轨道舱上,共有16台发动机。在神舟号飞船返回地球减速前,轨道舱先脱离,它将留在太空中继续飞行至半年,进行许多空间科学试验。为此,轨道舱的推进系统也要工作半年之久,为轨道舱的飞行姿态控制和飞行轨道的升高提供推力。
神舟号飞船在发射和上升时出现故障如何救生?
我们知道战斗机在出现紧急情况时,飞行员能通过弹射跳伞实现救生。那么,神舟号飞船有没有救生手段?又是如何实施救生的呢?
保证航天员的生命安全是载人航天工程最根本的要求。载人航天飞行中,在火箭点火、 起飞、上升和返回阶段,出现致命故障的可能性较大,像挑战考号航天飞机是在发射后73 秒钟爆炸的,“哥伦比亚”号航天飞机则是在返回过程中失事的。
飞船在发射过程中,由于震动、过载、噪声等恶劣环境的影响,运载火箭发生故障的可能性较高,并且故障后果对航天员的生命威胁大,因此载人飞船必须设立特殊的府急救生系统。它的任务是:从航天员进舱,经发射进入轨道、在轨飞行、返间着陆,至航天员出舱为止,一旦发生危及航天员安全的险情时,要按预定的救生程序和措施,对航天员实施救生,以保障航天员的生命安全。
神舟号飞船上升段的应急救生共有8种模式,针对不同阶段的特点,要采用不同的措施和手段。
在发射前15分钟,火箭上的自动故障检测处理系统可以自动检测故障,一旦发现问题 它会自动报警。在载着飞船的火箭尚未离开火箭发射塔架时,如果出现险情,航天员可紧急脱离飞船,乘高速电梯或紧急撤离滑道进入安全的地下室。
当运载火箭点火上升,到载着飞船飞离地面llOkm高度为止,一且出现事故险情,航天员可以利用逃逸飞行器逃生。逃逸飞行器安装在火箭的前端,当发射阶段火箭出现灾难性故障(如空中爆炸)时,它可携带轨道舱和返问舱迅速飞离火箭,飞行至安全区域,然后抛掉逃逸塔和轨道舱,返回舱乘降落伞自行返间着陆。
火箭上升到离地面llokm高度以上后,如出现致命性故障,可直接利用飞船的发动机系统使航天员脱离危险,并按应急程序返间地面。
飞船实施救生后,返回舱可以着陆在预定的陆地或海上应急救生区。返回舱内备有应急生活用品,如食物、饮水、GPS接收机和通信设备等,航天员将依靠它们等待救援人员的到来。