18个月内送人上太空,印度新飞船颇具赶超之势,差距持续缩小

近日,印度空间研究组织负责人索姆纳特接受了新德里电视台的采访,在此次采访中有一个相当出圈的问题,记者问他能否将莫迪送入太空?
索姆纳特表示,我们一直在为首次载人任务(加甘扬载人航天任务)做准备,首次载人飞行很可能会在太空中持续一天,宇航员将绕地球飞行16圈,一旦载人飞船投入运营,我们将有能力和自信的将莫迪送入太空,虽然莫迪还有很多其它更重要的职责,但开发载人航天计划是我们希望培养的能力。
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印度空间研究组织负责人索姆纳特
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莫迪
将已经是73岁高龄的莫迪送入太空,印度航天这是吹牛,还是自信?
印度与中国同为世界上唯二的10亿级人口大国,都理应为人类文明做出更大贡献,而印度对我们也往往有着瑜亮情结,我们对印度呢,也常常有不屑之感。
比如,当我们有跨洲际打击能力后,印度在三十三年后也有了可以覆盖我国全境的烈火-5型弹道导弹,当我们实现嫦娥三号登月后,印度于十年后实现了月船三号登月。
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射程不同,各自战技术特性不同,皆能达成各自的战略使命。
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从落后33年到落后10年,中印两家的差距是扩大,还是缩小了?这是仁者见仁智者见智的问题,但不可否认的是,印度也在发展,而发展是客观的,是不以人的意志为转移的。
在航天领域最考验能力的就是载人航天,以我们的发展经验来看,载人航天是大系统工程,仅就实现载人天地往返这件事而言,就需要七大系统支持,分别是航天员系统、空间应用系统、载人飞船系统、载人火箭系统、发射场系统、测控通信系统、着陆场系统。
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神舟载人飞船对接中国空间站
随着工程的推进,在七大系统基础上又扩展了新七大系统,目前我国整个载人航天工程是由14个系统组成。
进入21世纪第三个十年,由于中国航天的突飞猛进,世界航天格局发生了深刻变化,第一梯队变成了美国、中国、俄罗斯,第二梯队是欧洲、日本、印度,其余具备航天能力的则是第三梯队。
目前,印度航天硬实力正在快速接近欧洲航天与日本航天,部分领域已经实现超越,做到了一些欧洲航天想做而又做不到的事情,比如印度月船三号实现了月面高精度软着陆与月球车巡视探测,而欧洲同类项目还在进行发动机测试,这一成就甚至已经强于日本,而印度一旦具备载人航天能力,则将极大提升印度航天在第二梯队里的排名。
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欧空局月球着陆器下降发动机试车
支持载人航天工程的七大系统印度也已经具备,其中最关键的是载人火箭系统与载人飞船系统。
今年三四月份,印度执行首次载人飞船无人飞行任务的HLVM3型载人火箭就已经准备就绪,该型火箭是由两枚推力500吨级的HS200固体火箭助推器、HL110液体燃料核心级、HC25氢氧上面级、整流罩、逃逸塔组成,全箭起飞推力超1000吨,能够将8吨级有效载荷送入近地轨道,与我国发射神舟载人飞船的CZ-2F载人火箭运力相当。
如下图所示,印度首次载人飞船的无人试飞任务使用的HLVM3载人火箭已经准备就绪:
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运载火箭运力有多大,航天舞台就有多大,HLVM3型火箭的前身,GSLV mark-3 型火箭已经实现7次发射,而且是次次成功,成功率100%。
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去年3月,印度HLVM3火箭前身“GSLV Mk III”火箭以一箭36星方式发射一网公司的互联网卫星。
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HLVM3载人火箭效果图
显而易见,印度航天已经具备了发射载人飞船的基本条件。
再就是载人飞船系统,印度将该国第一款载人飞船命名为“加甘扬”,这个名字其实是挺有意思的,其梵文原名的意思是“天空之舟”,也就是“天舟”,这就跟我国的天舟货运飞船重名了。
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加甘扬载人飞船效果图,上半部分是返回舱,下半部分是服务舱。
印度加甘扬载人飞船舱体最大直径3.7米,高7米,其中返回舱发射重量5.3吨,服务舱发射重量2.9吨,整船加注推进剂后的发射重量是8.2吨,与我国神舟飞船相当。
加甘扬飞船采用的是紧跟潮流的两舱构型设计,与我国现役的神舟载人飞船的三舱方案不同。
那么,问题来了,究竟是两舱方案先进,还是三舱方案先进?
回答这个问题就要带入历史背景来考虑,诞生于上世纪九十年代的神舟载人飞船,是当时世界上唯二的两款载人飞船,另一款是联盟系列飞船,当时飞船的设计目标是,在照顾航天员生存生活与工作需求前提下,以最小重量返回着陆,这就要求一些非必要设备不能加装在返回舱上,因此就有了布置交会对接设备的轨道舱,由此形成了三舱方案。
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受限于返回着陆重量,使得神舟飞船在方案设计与研制阶段必须选择三舱方案。
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三舱构型的神舟载人飞船,从上至下依次是,轨道舱、返回舱、推进舱(也可称服务舱)。
进入新世纪,载人航天需求发生了新的变化,随着返回着陆能力的提升,返回舱着陆重量限制进一步放宽。同时,随着载人航天任务经验的积累,科研人员发现返回舱其实是可以发展重复使用功能。
基于降低运营成本与技术能力提升的双重考虑,载人飞船返回舱就有了发展两舱构型的需求,大部分高价值设备都可以布置在返回舱上,再入大气层时凭借返回舱的隔热保护与软着陆能力,可以保护高价值设备不受较大冲击,进而具备重复使用功能。
印度加甘扬载人飞船就是在这种背景下推出了两舱构型设计,继神舟飞船之后,我国也推出了两舱构型的梦舟号载人飞船。
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印度用于空投测试的加甘扬飞船返回舱
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中国两舱构型的新一代载人飞船试验船,已于四年前成功完成首次飞行任务。
虽然加甘扬与梦舟号同为两舱构型飞船,但是能力却是有相当大的差别。加甘扬飞船最多只能搭载3名航天员天地往返,梦舟号则可以搭载最多7名航天员,加甘扬飞船目前只能胜任近地轨道载人天地往返的隔热烧蚀与软着陆任务,而梦舟号不仅能实现近地往返,而且能执行地月空间载人往返任务。
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梦舟号飞船是在新一代载人飞船试验船基础上发展而来
印度载人航天工程可以看到很多中国航天的影响力,比如其加甘扬飞船的返回舱姿控动力采用了与我国梦舟号返回舱一样的单组元无毒无污染燃料发动机,此种燃料不仅利好乘员安全,也利好重复使用。
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我国新一代载人飞船试验船返回舱配置的HAN基单组元无毒无污染姿控发动机喷口
最近,印度载人航天在一个宣讲PPT中赫然出现了中国空间站CG图像,虽然这是工作失误,但印度载人航天确实在很多方面师从中国载人航天。
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印度载人航天PPT使用中国空间站配图
比如他们制定的初期规划是建造一个20吨级的单舱构型空间站,而我国载人航天工程立项初期规划的空间站也是20吨级的单舱空间站,只不过后来随着发展的进步,我们的能力早已超越了当年的梦想,这才有了如今近百吨级的中国空间站。
载人航天,人命关天,保证乘员安全始终是第一要务,印度航天对此也有清醒的认知,他们在安全方面的着墨其实并不比我们少。
根据当前时间表规划,印度要在明年年内实现首次搭载航天员的载人飞行任务,也就是说从现在算起,他们要在18个月内送人上太空,印度航天可以说是已经马力全开。这时间乍一看真是快,但其实他们为了这个目标也已经奋斗了十八年。
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印度第一批4名航天员
印度载人航天项目最早可追溯至2006年,当时的计划名称是“轨道飞行器”,之后于2007年发射了SRE-1太空舱,实现了近地轨道航天器的再入回收,在当时,这就已经标志着他们初步具备了向载人航天发起挑战的能力。
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成功回收的SRE-1太空舱
再之后,又陆续进行了载人飞船等比例返回舱的无人发射与再入回收试验、逃逸塔地面测试、返回舱空投测试、返回舱飞行中止测试等任务。
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印度航天执行再入飞行试验任务的乘员舱等比模型
有人比较纳闷,为什么印度返回舱再入后彷佛没什么烧蚀痕迹?
这主要是因为他们的这次飞行试验是“亚轨道飞行再入”,并不是真正的轨道飞行再入任务,再入速度要慢得多,所承受总热流值也要低得多。
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印度乘员舱等比模型亚轨道再入航迹示意图
在实施首次载人飞行任务之前,加甘扬载人飞船还将进行3次无人轨道飞行试验,以及3次飞行中逃逸测试任务,为其载人飞行计划的实施奠定坚实基础。
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印度载人火箭逃逸塔飞行测试
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去年10月,印度组织实施了载人航天逃逸飞行器的飞行中止测试,之后还将进行3次类似测试飞行任务。
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加甘扬飞船服务舱轨控动力系统试车(未安装延长喷管状态)
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加甘扬载人飞船将进行3次无人轨道飞行任务
3次无人轨道飞行试验其实与我们的神舟飞船任务相比也是很相似的,杨利伟在搭乘神舟五号飞天之前神舟飞船有4次无人飞行测试,分别是神舟一号、神舟二号、神舟三号、神舟四号,其中神舟一号其实是计划外的任务,当时是为了搭上CZ-2F火箭首飞搭载机会,才临时决定改装神舟电性测试飞船上天,神舟二号任务也并不是完美的成功,其实按照计划,在正式载人之前,我们只需要发射两艘无人飞船进行测试。
加甘扬飞船的三次无人轨道飞行测试任务,对于载人航天任务而言是足够的。
再回到文章开头那个问题,印度载人飞船真的有能力将73岁高龄的莫迪送入太空吗?
这个问题其实可以参考杨利伟当年的飞行体验,当时有记者问他,如果是普通人搭乘神舟五号能行吗?杨利伟说,活着回来是没问题的。
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神舟五号总共绕地球飞行了14圈
神舟五号是我国第一次载人飞行任务,有许多技术状态是未知的,比如在发射阶段就出现了火箭与飞船组合体的高频共振现象,这对人体的伤害就比较大,但如今的神舟早已今非昔比,在大量的发射任务中每一次发射任务都有所精进,乘员舒适度一次比一次好,而且具备了快速交会对接能力,天地往返更顺畅。
而且,要注意到他们的表述,印度空间研究组织负责人索姆纳特说的是,进入运营阶段后可以将莫迪送入太空,而进入运营阶段的加甘扬飞船自然也会更成熟,送一位高龄游客去太空自然也是没有问题。比如,就在两个月前,美国一位91岁高龄的太空游客就搭乘蓝色起源公司的“新谢泼德”飞行器实现了太空旅行。
如果莫迪能搭乘加甘扬飞船上天,这对印度载人航天事业的刺激作用将会是空前的,其实莫迪自身也是有飞行经历的,就在去年他就曾穿着抗荷服乘坐光辉战斗机进行了30分钟的飞行体验。
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莫迪参与印度光辉战斗机飞行
对于印度航天事业的发展,其实我们没有必要“逢印必反”,本来他们与我们就不在一个发展维度上,只要我们保持发展节奏,领先印度的态势就可以永久保持下去,昔日连美苏这对冤家都能实现太空合作,更何况是胸怀世界的中国人民。