《今日印度》盤點了印度航天的成績,並且提出了2022年以及未來的印度航天規劃,其中有一點讓非常感興趣,因為印度航天在2022年的目標是完成載人航天的測試發射,2023年初將印度第一名宇航員送人太空,成為繼美國、俄羅斯和中國之後世界上第四個發射載人航天任務的國家。
筆者也是向印度表示祝福,因此發了個微頭條,結果網友的留言把種花家給震驚了,好多朋友都稱印度這剛把國防部參謀長送走,又要把宇航員也送走嗎?還有人則稱,印度人連只猴子都沒送上太空,就要送人上去,不如先送只猴子上去試試?
印度載人航天火箭:對標中國,技術如何?
當然網友的留言只是調侃,那麼印度載人航天的技術究竟如何呢?從兩個角度來衡量,一個是火箭技術,另一個則是飛船與返回技術,其他諸如宇航員訓練這些問題咱就不多說了,咱相信印度朋友沒有問題,他們可以從俄羅斯與美國那裡獲得訓練並學習之。
印度載人航天的火箭是哪種?性能如何?
印度航天近期執行發射任務的火箭主要有兩種,一種是極地衛星運載火箭(PSLV),另一種是地球同步衛星運載火箭(GSLV),前者的LEO(近地軌道)運載能力只有3.8噸,很明顯這無法用於載人航天,而地球同步衛星運載火箭性能要好一些,印度的載人飛船主要將由它來完成!
GSLV火箭,對標長征七號,差距卻有點遠!
GSLV火箭是典型的捆綁結構,其高達威猛的助推器與芯級火箭綁在一起,與我國的長征五號非常相似,但它還是一種三級火箭,而我國的長征五號B卻是一級半火箭,個中差異,了解火箭的朋友應該都知道,當然GSLV與長征五號B完全不在同一個級別上。
GSLV有多個改型,其中載人航天的用的改進型號是GSLV Mark III,下文就以這個型號為標準,來聊聊GSLV Mark III的性能究竟如何:
GSLV Mark III的一級火箭是兩個S200固體助推器,直徑3.2米,長度25米,分三段攜帶了207噸HTPB固體推進劑,據稱是全球第三大固體火箭助推器,推力約500噸;
二級火箭是L110,也就是芯級最下面那段,這是偏二甲肼與四氧化二氮的液體燃料火箭,也就是俗稱的毒發,是兩台Vikas發動機拼起來的版本,並聯推力157噸,比沖262秒(海平面);
三級火箭則是C25,由 CE-20 提供動力,這是ISRO開發的低溫燃料火箭(液氫液氧),使用的燃氣發生器循環,推力為20噸左右,真空比沖為443秒;
一枚8噸的火箭也好意思和這些大傢伙放在一起
這些數據獲取不太容易,但卻枯燥無味,還是翻譯成大家能看懂的數據,大致如下:
- 高度:43.43 米
- 直徑:4米;
- 起飛重量:640噸;
- LEO軌道運載能力:10噸;
10噸運載能力還可以哈,它對標的是中國最近剛發射過的長征七號火箭,下面是長征七號的數據:
- 高度:53.075米
- 直徑:3.35米
- 總質量:597噸,
- 近地軌道LEO載荷:14噸
如何?差距可不是一般的大,而且GSLV Mark III的數據在全球是墊底的,這個數據列出來估計大家就有點傻眼了,因為GSLV Mark III的載荷比例低到令人髮指,那麼究竟有多低呢?
GSLV Mark III的載荷比例只有可憐的0.65%,當然這個問題與它奇葩的起飛方式也有關係,不知各位大神在看GSLV Mark III火箭發射時有一個非常令人疑惑的現象,就是兩枚固體火箭助推器啟動時,芯級火箭的L110並沒有啟動,而是會經歷如下過程:
一級火箭點火後114秒時,固體火箭推力下降導致加速度下降,此時將啟動L110常溫液體火箭。然後固體火箭與液體火箭共同運行14秒後固體火箭關機,第140秒固體火箭拋離。液體火箭繼續推進至第313秒時也被拋離。
這個火箭有一個超級奇怪的地方就是一級火箭點火114秒後L110才啟動,兩者一起飛行14秒,到140秒後固體火箭拋離。
芯級火箭不是故障,而是根本就沒有啟動
114秒+14秒=128秒,但固體火箭140秒後才拋離,怎麼回事?都已經變成屍體了還要在火箭上掛12秒?儘管此時的固體火箭助推器已經成了一個殼子,但對於火箭來說,多1千克都是多,不要說兩個數噸的火箭殼子,對了,還有強大的空氣阻力。
助推器分離
如此奇葩的設計估計是全球之最了,唯一的可能就是此時丟了可能會影響火箭的固有頻率,因此等燃料再多燒一會丟,避免出現共振,假如真是這樣的話,這腦迴路就比較清奇了哈。
發射的安全記錄如何?
GSLV的安全記錄並不好,截止2021年8月12日,GSLV總共發射14次,成功8次,失敗4次,部分成功2次,成功率勉強65%以上,如下圖:
不過Mark III的安全記錄還是可以的,似乎從第一次發射以來從未失敗:
至少現在看來還不錯,畢竟要作為載人航天的「Gaganyaan Project」運載火箭,可靠性還是第一位的,宇航員一旦上天,那可是人命關天呢!
印度真沒送過猴子上太空,載人飛船在哪裡?
印度載人航天的就是上文所說的「Gaganyaan Project」,這個計劃最早是打算在2021年12月完成,但最近推遲到了2023年,Gaganyaan的目標是400公里的近地軌道,並且將環繞7天,這個指標對於第一次登上太空的印度來說還是有點高的,不過這些都不是關鍵,重點還是安全可靠,下文來看看印度的飛船如何?
Gaganyaan的飛船質量為5.3噸,飛船內配備了生命支持和環境控制系統,並且將配備緊急任務中止和機組人員逃生系統(CES),火箭在大氣層內出現故障時可以經濟逃生。
服務艙模塊質量為2.9噸,有肼類燃料(可能與L110火箭為同一種燃料),有5個推力為440N主發動機和16個110N的姿態發動機。
到現在為止Gaganyaan Project已經進行了一次亞軌道測試和一次發射終止測試,未來還有2次測試後將在2023年進行載人發射。
想必各位一定會問,印度已經送動物上過太空了?猴子有沒有安全返回呢?其實種花家也很想知道,但翻遍網絡,只找到維基的Gaganyaan Project中有這樣的描述:
ISRO aims not to fly animals onboard experimental missions unlike other nations that have carried out human space flight. Instead, it will fly humanoid robots for a better understanding of what weightlessness and radiation do to the human body during long durations in space.
印度空間研究組織(ISRO)並沒有打算讓動物在實驗任務中飛行,這與其他進行人類太空飛行的國家不同。取而代之的是,它將放置一個仿人機械人,以便更好地了解失重和輻射在長時間太空中對人體的影響。
BBC也在2019年7月25日報道了這個新聞「Why is India sending humanoid robots into space?」(為什麼印度要把人形機械人送上太空?),其實這也沒啥問題,畢竟要取得生命維持數據,用機械人確實沒有問題,動物上不上,對於二十一世紀的載人航天來說,屬於可選項。
印度的宇航員訓練
Gaganyaan計划起始於2006年,從2009年春開始,一個用於宇航員訓練的乘員模型建成並交付給Satish Dhawan航天中心,用於訓練宇航員,印度將從200名篩選出的飛行員中選拔出四人作為第一次太空任務訓練。
2019年印度宣布在班加羅爾建立印度載人航天飛行中心,用於培訓宇航員,培訓宇航員在救援、在零重力環境中操作和監控輻射環境等多個方面的能力,2019年6月,ISRO載人航天飛行中心與俄羅斯Glavkosmos公司簽訂了培訓合同,俄方在候選人選拔、體檢、航天培訓等方面提供支持。
2019年12月,選拔過程結束,四名候選人於2020年2月10日在加加林研究與測試宇航員培訓中心 (GCTC) 開始了為期12個月的培訓。宇航員將接受以下培訓:在包括森林、河流和海洋在內的各種地形異常着陸。2020年2月,印度宇航員候選人完成了冬季生存訓練。
印度在航天領域雄心勃勃,儘管印度航天的安全記錄不是很好,但近些年來也是取得了「月船一號」與「曼加里安」火星探測器的成功,這給了印度無比信心。
但印度飛行器屢屢墜毀給了全世界民眾嘲笑印度增加了不少猛料,2021年12月8日下午,一架印度空軍直升機在泰米爾納德邦的庫努爾墜毀,印度國防參謀長比平·拉瓦特將軍與其他13人全部罹難,這是印度軍方史上最慘烈的墜機事故之一。
2021年1月4日,環球網報道了印度關於20年來墜機的記錄,其中的數據令人目瞪口呆!印度軍事網站IDRW在2021年1月1日發佈了近20年以來印度空軍戰機墜毀記錄報告,總共墜毀了176架戰鬥機/攻擊機。
儘管航天與航空並不一定相關,但大家不免對印度製造的信心不足,我們沒有理由嘲笑印度在航天領域中的努力探索,祝印度朋友好運!