印度又攻克一載人航天關鍵技術,離實現載人航天夢想還有多遠

據印度媒體報道,印度空間研究組織(ISRO)7月5日在斯里哈里科塔島薩迪什·達萬航天中心,成功進行了“火箭逃逸系統”首次飛行試驗。

印度空間研究組織在當天發佈的消息中稱,“火箭逃逸系統”是載人航天一項關鍵技術,用於在出現發射中止事故時把飛船乘員艙快速拖離到遠離火箭的安全距離之外。首次飛行試驗為“發射臺中止試驗”,驗證了在發射臺上出現緊急情況時乘員艙的安全回收。

印度空間研究組織不斷向印度政府提交啟動載人航天工程的建議,但目前印度載人航天工程仍然沒有任何正式立項的消息。“火箭逃逸系統”的首次試驗成功意味著印度航天掌握的載人關鍵技術不斷增多,有利於推進載人航天計劃。

此前,印度空間研究組織前主席拉達克裡希南在接受媒體採訪時表示,印度的第一個載人任務有望在2021年進行。那麼,目前印度載人航天技術儲備如何?其何時才能實現載人航天的夢想。

印度又攻克一載人航天關鍵技術,離實現載人航天夢想還有多遠

印度空間研究組織研製的“火箭逃逸系統”成功進行首次飛行演示。

鍥而不捨的準備

印度媒體一向喜歡將中國和印度進行對比,無論是同步開展月球探測計劃,還是火星探測計劃,都證明了這一點。中國在載人航天領域上舉得了舉世矚目的成就,而時常被人們用來對比的發展中大國印度,卻在載人航天領域步履維艱。

載人航天工程不僅僅是造一艘載人飛船那麼簡單。以中國的載人航天工程為例,包括了航天員系統、運載火箭、載人飛船、發射場、著陸場、測控通信系統等諸多組成部分,921載人航天工程研製了神舟載人飛船、“長征二號”F系列運載火箭,在酒泉發射中心新建了專門的發射工位,返回著陸場系統也不斷完善設計,測控上建成了統一S波段通信系統(USB),為了減少測控盲區還發展了第一代“天鏈”數據中繼衛星系統。

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印度2003年開始發展載人航天技術,但那時候相關的技術儲備非常少,極地軌道運載火箭(PSLV)低軌道運載能力只有3.8噸,無法滿足發射實用型載人飛船。

2003年,印度開始發展載人航天技術,但技術基礎可以說一窮二白。以最基本的運載火箭來說,他們當時只有極地軌道運載火箭(PSLV)可堪一用,而新研製的地球同步軌道運載火箭(GSLV)並不成熟,PSLV火箭運載能力有限,近地軌道最大運載能力只有3.8噸,無法發射較大的實用型載人飛船(一般為8噸),上馬載人航天工程並不具備可行性。經過10餘年努力後,印度的GSLV火箭使用國產上面級發動機連續發射成功,驗證了火箭的可靠性,印度的載人航天計劃也得到更多的關注,印度空間研究組織提交的載人航天計劃中,就打算使用GSLV MK II型火箭發射載人飛船。

載人飛船系統同樣是重要的組成部分,印度空間研究組織千方百計進行了預研和試驗。2007年1月10日印度使用PSLV火箭將一個重為555公斤的返回艙送入軌道,並運行了12天之久。太空返回試驗艙(SRE)實際上就是小型返回式衛星,它使用三軸穩定方式進行姿態控制並進行了微重力環境下的試驗,當年1月22日SRE成功再入大氣層並濺落在孟加拉灣的洋麵上。SRE試驗艙標誌著印度掌握了再入返回的熱防護技術,值得一提的是它的再入迎風面使用與美國航天飛機類似的重複使用防熱瓦,背風面則使用了燒蝕性的防熱材料,整體技術水平很高。

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印度空間研究組織展示的太空返回試驗艙(SRE)。

此前,《印度時報》等媒體報道了印度的載人飛船,從公開圖片看,是一種典型的兩艙式飛船,而且返回艙為錐形而不是聯盟號載人飛船的鐘形,整體設計上帶有濃厚的美國色彩。印度載人飛船的返回艙從外形上看它明顯是SRE的衍生發展,據稱重約3噸,可以支持3人進行7天的獨立飛行,並使用了可重複使用的防熱瓦。

2008年,印度班加羅爾開始建造航天員培訓中心,它由印度空間研究組織和印度空間航空醫學協會共同創辦,旨在培養未來執行載人航天任務的航天員。該中心擁有一系列的航天員選拔、訓練和保障設施,據稱可以保質保量培養印度航天員,確保印度能在2015年執行首次載人航天飛行。印度空間研究組織還開始研製艙內和艙外航天服,以保證未來的載人航天任務,印度空間研究組織計劃建造載人航天任務控制中心,依託印度測控指令中心(ISTRAC)進行載人航天任務的測控,他們甚至雄心勃勃地表示要將斯里哈里科塔發射場的第三個發射工位,專門用於執行載人發射任務。

儘管做了這麼多準備工作,但所謂2015年的時間表不過是印度空間研究組織的一廂情願,印度政府僅僅撥付了2000萬美元用於載人航天的預研,2012年“十二五”計劃排除了載人航天項目後,印度載人航天工程希望在下一個“五年計劃”(2017年)上馬,但在“十三五”計劃中,載人航天工程立項的計劃再次落空,這無疑是一個很大的打擊。從這一角度說,當關鍵技術問題逐步解決後,印度政府的支持力度成為能否實現載人航天目標的關鍵。

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2014年,印度空間研究組織還進行了GSLV MK III火箭的首次發射試驗,載荷為“大氣再入實驗載人艙”(CARE),這個3.7噸的CARE就是未來印度載人飛船的全尺寸返回艙。

艱難的選擇

“乘員逃逸系統”連同模擬乘員艙共重12.6噸。試驗共持續了259秒,其間“乘員逃逸系統”和模擬乘員艙經歷了快速上升、在孟加拉灣上空作弧線飛行和藉助降落傘飄回地球的過程,降落位置距斯里哈里科塔約2.9公里。在7臺專門設計的快速啟動固體發動機的推動下,飛船在不超過安全過載水平的情況下達到了近2.7公里的最大飛行高度。近300路傳感器記錄下了試飛中的各種任務性能參數。印度空間研究組織派出了3艘回收船對乘員艙進行回收。

本次試驗的成功讓印度在不久的將來發射載人飛船邁進了一步。印度空間研究組織一直在試驗載人航天相關技術,但印載人航天項目尚未得到政府批准。

雖然缺乏來自印度中央政府的明確支持,但印度空間研究組織始終不放棄載人航天的夢想。過去的“十二五”計劃為載人航天工程撥付15億盧比(約合1.45億人民幣)的資金,在這一階段,印度空間研究組織只能繼續進行預研,努力推進載人航天計劃。

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印度媒體制作的印度載人飛船設想圖,飛船可以搭載3名航天員。

2014年,斯里哈里科塔發射場的第三個發射工位開始建造,當然建造的資金不可能來自15億盧比的預研資金,這種偷樑換柱也是被逼無奈的結果。印度的載人飛船的研製也在繼續,陸續進行了空投和水上濺落試驗,而服務艙借鑑了PSLV第四級的設計,儘量減少了研製和製造成本。2014年12月18日,印度空間研究組織還進行了GSLV MK III火箭的首次發射試驗,代號LVM3-X/CARE的試驗任務使用沒有上面級的LVM3-X火箭發射“大氣再入實驗載人艙”(CARE)。CARE當時在126公里高空同火箭分離,在 80公里高度上再入大氣層,隨後以彈道方式下落,並乘降落傘落到孟加拉灣。這個3.7噸的CARE就是未來印度載人飛船的全尺寸返回艙。CARE返回艙具備了導航制導控制等各方面功能,而且以5千米/秒的速度再入大氣層並完整降落到孟加拉灣海面上。這次任務的成功,促進了印度載人航天的發展。

從火箭飛船的匹配上分析,3.7噸的返回艙哪怕配備一個較小的服務艙,比如只有聯盟號載人飛船的約2.6噸那麼重,整個飛船質量也將達到6噸以上,這個重量GSLV MK II發射起來就相當勉強了,使用GSLV MK III火箭發射是一個更好的選擇,LVM3-X/CARE試驗恐怕也有為此探路的因素。印度媒體曾報道印度空間研究組織打算使用GSLV MK II型火箭發射2人制飛船,GSLV MK III型火箭發射安裝了交會對接系統的3人制飛船,看來不是空穴來風。現在GSLV MK II型火箭已經成熟,可以說萬事俱備只欠東風。

印度又攻克一載人航天關鍵技術,離實現載人航天夢想還有多遠

印度目前運載能力最大的火箭GSLV MK III 低軌道運載能力10噸,滿足發射載人飛船的需求。

印度空間研究組織曾在2015年向印度中央政府提交申請,希望批准實施無人太空任務,但後來這一申請也沒有了後文。航天專家認為,開展載人航天最大的問題在於確認需求,需求明確,並且有堅定的國家意志,才能順利推進工程龐大且複雜的載人航天計劃。

雖然現在看來,印度空間研究組織為載人航天做了大量準備性工作,在過去十餘年的時間裡也陸續解決了運載火箭、飛船、發射測控等一系列瓶頸,但載人航天工程畢竟沒有得到印度政府的正式支持。因此,印度空間研究組織計劃在2021年進行首次載人任務,其命運基本上和原計劃2015年進行首次載人航天飛行一樣,最終落空。印度近幾年在“一箭多星”、“月球探測”和“火星探測”等航天領域可謂表現搶眼,而印度何時實現載人航天的夢想,也一直是航天界關注的熱點問題,可以拭目以待。


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