¿Cuál es el logro aeroespacial de China al enviar un hombre al espacio por primera vez?
La nave espacial tripulada Shenzhou 5 es la primera nave espacial tripulada de China desarrollada sobre la base de una nave espacial no tripulada. Puede transportar un astronauta y operar en órbita durante un día. Durante todo el vuelo, los astronautas recibirán las condiciones de vida y de trabajo necesarias, mientras que los datos fisiológicos de los astronautas y las imágenes de televisión se enviarán a tierra para garantizar un regreso seguro de los astronautas. La nave espacial consta de un módulo orbital, un módulo de retorno, un módulo de propulsión y secciones adicionales. La función de control manual de la nave espacial y los subsistemas de control ambiental y soporte vital garantizan la seguridad de los astronautas. La nave espacial fue lanzada por el cohete portador "Long March 2F" a una órbita inicial con un perigeo de 200 kilómetros, un apogeo de 350 kilómetros y una inclinación de 42,4°. Después de realizar cambios de órbita, entró en una órbita circular de 343 kilómetros. La nave espacial dio la vuelta a la Tierra 14 veces y aterrizó en un área predeterminada. El heroico astronauta Yang Liwei realizó esta misión de vuelo espacial tripulado.
1. Breve introducción a la ejecución de la misión
La misión de vuelo espacial tripulado Shenzhou 5 tiene como objetivo principal evaluar de manera integral el entorno tripulado, obtener datos relevantes sobre el entorno de vida espacial y la seguridad de los astronautas. y realizar una evaluación integral El rendimiento laboral, la confiabilidad, la seguridad y la coordinación entre los sistemas del sistema de ingeniería. La nave espacial llevaba a un astronauta, voló durante aproximadamente un día y regresó en su decimocuarta órbita alrededor de la Tierra. Los astronautas pueden volver a emitir manualmente instrucciones importantes, como la separación de cohetes y el despliegue de velas, de acuerdo con procedimientos e instrucciones terrestres predeterminados. La nave espacial tiene la capacidad de retorno autónomo de emergencia, retorno controlado manualmente y retorno en el segundo y tercer día.
Según el plan, el primer vuelo tripulado de mi país se realizó del 15 al 16 de octubre de 2003. Una vez que la nave espacial tripulada y el vehículo de lanzamiento completan el montaje y las pruebas en el área técnica del sitio de lanzamiento, ingresan al área de lanzamiento para recargar el propulsor. Dieciséis horas antes del lanzamiento, el primer astronauta Yang Liwei fue seleccionado del primer escalón de vuelo de tres personas. Los astronautas ingresaron a la nave espacial aproximadamente 2 horas y 45 minutos antes del lanzamiento.
A las 9:00 del 15 de octubre de 2003, hora de Beijing, el motor de la primera etapa del cohete y cuatro motores propulsores se encendieron simultáneamente; la torre de escape se separó a los 120 segundos del vuelo del cohete, el propulsor se separó a los 120 segundos del vuelo del cohete. 137 segundos, y el cohete se separó a los 159 segundos. La primera y la segunda etapa se separaron, el carenado se separó a los 200 segundos, el motor principal secundario se apagó a los 460 segundos y la nave y la flecha se separaron a los 587 segundos. órbita con un ángulo de inclinación de 42,4 grados, una altitud de perigeo de 199,14 kilómetros y una altitud de apogeo de 347,8 kilómetros. Después de entrar en órbita, la nave espacial estableció una actitud orbital, desplegó el panel solar en el módulo de propulsión, orientado hacia el sol, e implementó un cambio de órbita en la quinta vuelta para entrar en una órbita circular de 343 kilómetros. Durante el vuelo, la Tierra mantiene un estrecho contacto con los astronautas y comprende su estado físico a través de parámetros de telemetría fisiológica. Los astronautas monitorean la ejecución de instrucciones importantes durante el vuelo y el estado operativo de la nave espacial.
La nave espacial tripulada Shenzhou 5 realizó 14 vueltas autónomas en órbita y regresó a la Tierra. Durante la primera vuelta antes del regreso, la estación de control y medición en tierra inyecta parámetros precisos de frenado de retorno en la nave espacial. La nave espacial gira y ajusta su actitud 90 grados, y el módulo orbital se separa de la nave espacial. Luego guiña y ajusta su actitud 90 grados y frena para entrar en la órbita de retorno. Cuando la altitud desciende a 145 kilómetros, el módulo de propulsión y el módulo de retorno se separan. La cápsula de retorno vuelve a entrar en la atmósfera, atraviesa la "zona de barrera negra" y entra en la pista de aterrizaje principal. Abre el paracaídas y frena según el procedimiento. Cuando desciende aproximadamente 1 metro al suelo, el motor amortiguador de aterrizaje. se enciende. La cápsula de regreso aterrizó de manera segura a las 6:23 a. m. del 16 de octubre, y el astronauta Yang Liwei regresó con éxito después de volar durante 21 horas y 23 minutos. Después de eso, el módulo orbital continuó volando en órbita durante aproximadamente medio año para llevar a cabo experimentos científicos espaciales y pruebas tecnológicas relevantes.
2. Logros técnicos de la misión tripulada Shenzhou-5
Esta misión tiene un astronauta que actúa como comandante y piloto. Durante el vuelo, el astronauta no entrará en el módulo orbital. Sin quitarse el traje espacial, y de acuerdo con los procedimientos predeterminados y el comando en tierra, emita manualmente instrucciones como separación de barco y flecha, despliegue de tabla de vela, separación de retroceso, etc., para completar el monitoreo del estado de la nave espacial, medición de la presión arterial, fotografía, comer y dormir, etc. El tiempo normal de vuelo del segmento de vuelo autónomo es de un día. La nave espacial cambia de órbita en la quinta vuelta después de entrar en órbita y frena en la vuelta 14 para regresar al lugar de aterrizaje principal. Tiene la capacidad de regresar el 2do y 3er día. El módulo orbital de la nave espacial permanece en órbita durante medio año y su carga principal es una cámara de inspección detallada CCD. La organización e implementación se llevan a cabo según el principio de lanzamiento diurno y recuperación diurna.
La nave espacial tiene la capacidad de retorno de emergencia autónomo, lo que permite a los astronautas regresar a 10 áreas de aterrizaje de emergencia predeterminadas en todo el mundo en caso de emergencia; tiene una función de retorno de control manual, y cuando el sistema de retorno automático falla, Los astronautas pueden controlar manualmente los retornos a tierra.
La selección y formación de astronautas ha completado el aprendizaje y la formación en teoría básica y tecnología profesional, procedimientos de vuelo y simulaciones de misiones, adaptabilidad del entorno aeroespacial, proyectos conjuntos de pruebas de naves humanas y salvamento; Entrenamiento con simulador y control manual Entrenamiento con simulador. A finales de junio, según los resultados de la evaluación, se seleccionaron seis astronautas de reserva para el entrenamiento intensivo. Después de finalizar el entrenamiento intensivo en septiembre, se determinó el escalón de tres astronautas para el primer vuelo tripulado.
Con base en las condiciones de las primeras cuatro pruebas de vuelo, el sitio de lanzamiento, las comunicaciones de medición y control y los sistemas del sitio de aterrizaje mejoraron aún más el estado técnico, implementaron el plan de implementación de la misión y llevaron a cabo una reinspección del equipo. , calibración y mantenimiento según lo previsto. Realizar simulacros y depuración conjunta. Se ha determinado el plan para implementar supervisión médica, seguro médico y rescate médico para los astronautas. Los trabajos preparatorios para estos sistemas finalizaron a finales de septiembre para garantizar la ejecución de la misión en octubre.
Para garantizar el éxito total de la primera misión de vuelo tripulado, el equipo del proyecto se centró en organizar un gran número de pruebas de verificación de fiabilidad y seguridad en 2003, como la prueba de fiabilidad del motor de la nave espacial y del cohete. y las diversas pruebas de incendio de la nave espacial, pruebas de encendido de mecanismos industriales y dispositivos pirotécnicos, pruebas de vida y confiabilidad de diversas partes móviles, pruebas de crecimiento de confiabilidad y pruebas de estrés integrales de equipos electrónicos, pruebas de verificación de protección contra incendios de la nave espacial, a prueba de humedad, y medidas anticondensación, etc. Para las funciones manuales que no pueden evaluarse en pruebas de vuelo no tripulados, se han organizado una gran cantidad de simulaciones y pruebas en tierra, tales como: simulación de escape de cohetes, rescate de emergencia de naves espaciales y simulación de retorno de emergencia autónomo en órbita, simulación de funciones de control manual, simulación de fallas a nivel de sistema y simulación de verificación de contramedidas, etc., prestando especial atención a la eliminación y protección de gases nocivos en la cabina de la nave espacial, ruido impulsivo, pruebas de rendimiento de elevación y amortiguación de asientos y pruebas de impacto de aterrizaje relacionadas con la seguridad de los astronautas.
De 1999 a 2003, nuestro país lanzó con éxito cuatro naves espaciales no tripuladas y una nave espacial tripulada, superando el control de elevación de reentrada de naves espaciales tripuladas, el rescate de emergencia, el aterrizaje suave y la falla del GNC. tecnologías que incluyen diagnóstico, separación de compartimentos y protección térmica. Como proyecto de varios siglos en el campo de alta tecnología de mi país, el rendimiento general de la nave espacial Shenzhou es superior y alcanzó el nivel avanzado internacional en la década de 1990. La estructura y el enfoque general de las "tres cabinas y una sección" de la nave espacial Shenzhou tienen características chinas distintivas. La nave espacial Shenzhou tiene un punto de partida alto, se puede completar en un solo paso y tiene un alto grado de inteligencia. Aunque el proyecto de vuelos espaciales tripulados de China comenzó tarde, no partió de las naves espaciales de la era "Gagarin": primero naves espaciales no tripuladas, luego naves espaciales unipersonales y finalmente naves espaciales multipersonales, sino un paso por delante de los Estados Unidos y la Unión Soviética. En sus cuarenta años de historia de desarrollo, la Unión ha logrado un desarrollo de gran avance. Las naves espaciales tripuladas extranjeras comenzaron a probar los sistemas de control ambiental y soporte vital de los astronautas transportando animales pequeños. Nuestro país ha adoptado un dispositivo moderno y avanzado: un muñeco de simulación para simular el oxígeno y el dióxido de carbono consumidos por el "astronauta" mediante un control médico avanzado en tierra. La estación prueba los cambios de señales fisiológicas del "astronauta".
Además, la masa de despegue y el diámetro máximo de la cabina de la nave espacial Shenzhou de mi país son mucho mayores que los del Mercury estadounidense y el Vostok soviético. La configuración de la nave espacial Shenzhou tiene más funciones que las configuraciones de dos cabinas de Mercury y Vostok, y también es más compleja técnicamente en términos de conexión eléctrica, de gas y de fluidos y tecnología de separación entre las secciones de la cabina. En términos de suministro de energía, la nave espacial Shenzhou adopta una solución de suministro de energía basada en paneles solares, lo que supone un gran avance tecnológico en comparación con los sistemas de suministro de energía de "Mercury" y "Vostok". En particular, la nave espacial Shenzhou adopta una reentrada de retorno de tipo elevación. El subsistema GNC controla la elevación durante el proceso de reentrada. Este es un método de retorno más avanzado que la reentrada balística, que puede mejorar en gran medida la precisión del regreso de la nave espacial al lugar de aterrizaje. y reducir el costo de retorno La sobrecarga máxima reduce el dolor de los astronautas que sufren la sobrecarga al regresar a la Tierra. En comparación con las naves espaciales tripuladas extranjeras avanzadas de la década de 1990, la nave espacial Shenzhou es aproximadamente equivalente a la nave espacial Soyuz TM en términos de método de reentrada, precisión de aterrizaje y pico de sobrecarga de reentrada, y ha creado mejores condiciones para el trabajo y la vida de los astronautas. El Shenzhou es un excelente vehículo para el transporte entre el cielo y la tierra en China, y se le puede llamar un verdadero Shenzhou para cruzar el río Tianhe.
3. El nivel técnico de los vehículos de lanzamiento tripulados
En términos de tecnología de vehículos de lanzamiento tripulados, el cohete tripulado "Long March 2F" ha enviado con precisión la nave espacial Shenzhou al vasto espacio cinco. veces. La confiabilidad del cohete "Long March 2F" se ha mejorado a 0,97, lo que eleva la seguridad de los astronautas a 0,997, con una tasa de éxito del 100%. La confiabilidad, seguridad y tasa de éxito del cohete "Long March 2F" han alcanzado el máximo. nivel internacionalmente avanzado. Varios productos de cohetes tripulados han logrado los objetivos esperados en términos de diseño, calidad, función y resultados de vuelo. El cohete Long March 2F de China tiene un rendimiento general excelente, lo que indica que los vehículos espaciales de China han entrado en una etapa de madurez. Este lanzamiento es el vuelo número 71 del cohete Gran Marcha y el vuelo número 29 consecutivo con éxito del cohete Gran Marcha desde octubre de 1996. La tasa de éxito del lanzamiento del cohete Gran Marcha es del 91%.
El cohete "Long March 2F" es el primer vehículo de lanzamiento nuevo utilizado para vuelos espaciales tripulados en la historia aeroespacial de China. También es el sistema de mayor masa de despegue, mayor longitud y más complejo de todos. Vehículos de lanzamiento chinos. El cohete "Long March 2F" es el primer cohete nacional que adopta 55 nuevas tecnologías. Entre ellas, las principales tecnologías clave, como el sistema de detección de fallas del cohete y el sistema de escape, son problemas globales. Cientos de modos de falla del cohete y criterios de escape realizan la detección automática y el diagnóstico automático de fallas cuando el vehículo de lanzamiento falla en la etapa de lanzamiento y ascenso, y pueden enviar información de falla al sistema de escape para implementar el escape automático de los astronautas y las instrucciones de escape en tierra. La tecnología ha alcanzado el nivel avanzado internacional.
Para aumentar la confiabilidad y seguridad del cohete, los sistemas importantes y las partes clave del cohete "Long March 2F" adoptan tecnología redundante por primera vez, lo que le brinda al cohete un "doble seguro". En caso de que el sistema principal falle, se puede cambiar rápidamente al sistema de respaldo para garantizar el funcionamiento normal del cohete y la seguridad de los astronautas.
El cohete "Long March 2F" ha logrado "tres verticales" en la historia de la industria aeroespacial nacional: la nave espacial y el cohete han logrado pruebas de ensamblaje vertical en el área técnica. Impulsado por el sistema, puede viajar verticalmente; durante 1,5 kilómetros a lo largo de la vía férrea; ha logrado un lanzamiento de larga distancia de 1,5 kilómetros; Estas tecnologías han alcanzado el nivel avanzado internacional.
La torre de escape situada en la parte superior del cohete "Long March 2F" tiene unos 8 metros de largo y tiene la forma de un enorme pararrayos. El escape a baja altitud del cohete se logra a través de la torre de escape. El escape a baja altitud se refiere desde 30 minutos antes del despegue hasta 2 minutos después del despegue, es decir, frente a la torre de escape del cohete, incluido el escape en la plataforma de lanzamiento. El cohete "Long March 2F" utilizado para el primer lanzamiento tripulado de China tiene tres modos para garantizar que los astronautas puedan escapar de forma segura en caso de accidente. Los tres modos son: escape a baja altitud, escape a gran altitud y separación de emergencia del barco y la flecha.