序言
北京時間2021年9月17日,在太空遨遊了三個月的神舟十二號飛船,載著三位航天員成功著陸在東風著陸場預定區域。
返回的過程可以說是步步驚心。
你可能不知道的是:這裡面有一種國產製造的密封環,在其中卻起到很大的作用。
那麼問題來了:
這是一種怎樣的密封環?
它到底能有啥作用?
雷達偵測飛船
神舟十二號飛船的返回過程非常複雜,任何環節都不能出錯。
主要包括這麼幾個步驟:制動減速階段,自由滑行階段,再入大氣層階段,回收著陸階段。
我就拿其中最關鍵和最危險的階段,也就是再入大氣層來說吧。
這時返回艙會以極快的速度進入離地面100千米的位置,以7.9千米/秒的速度再入大氣層,會與大氣產生劇烈摩擦和燃燒。
返回艙的表面溫度達到上千攝氏度,而內壁溫度大約是30攝氏度左右,此時你會看到返回艙會變成了閃光的火球。
同時它周圍會產生等離子氣體層,可以遮蔽電磁波,這時返回艙表面和大氣層摩擦,從而形成“黑障”,使返回艙會暫時與地面失聯。
直到返回艙距離地面約40千米時,“黑障”才會消失,返回艙與地面的聯絡才能恢復。
那黑障期間,能知道飛船的實時位置嗎?
答案是肯定的,我們可以依靠雷達遙感測控去密切監視飛船。
密封環作用
這麼看來,雷達無疑是飛船的"引路人"。
對於神舟十二號飛船來說,地面上的雷達所起的作用跟我們的眼睛和耳朵相似。
它的原理是這樣的:
雷達裝置的發射機,透過天線把電磁波能量射向空間某一方向,處在此方向上的物體反射碰到的電磁波,雷達天線接收此反射波,送至接收裝置進行處理,提取有關該物體的某些資訊(比如目標物體至雷達的距離,距離變化率或徑向速度、方位、高度等等。)
但是雷達也會帶來發熱問題,會引起電子元件燒燬,需要冷卻系統的“保護”。
要知道神舟十二號對雷達的資料接收能力、探測距離和接收靈敏度要求極高,雷達尺寸變大,功率就會達到兆瓦級,所以冷卻系統需要隨之升級。
而冷卻系統的核心部件就是這個大尺寸陶瓷密封環。
簡單地說,密封環的尺寸越大,效能越好、壽命越長,冷卻效果就越好,更有利於提升雷達的效能,可以為神舟十二號提供了強有力的測控支援。
說白了就是更容易知道它的位置,從而為搜尋提供了更快的幫助。
值得注意的是,這個環是由寧波的伏爾肯公司研製。
別看它的樣子看起來很普通,灰色的環狀,表面還泛著黑色亮光,它是由兩個主體貼合在一起,旋轉便能起到密封作用。
但是這種陶瓷密封環對韌性和平整度的要求極高。
具體有多高呢?
我打個比喻:如果將此密封環放大到1平方公里的面積中,其高低起伏不會超過1毫米,同時密封環直徑方面可以做到500毫米。
使用壽命方面,也從原先的3萬小時提高到9萬小時以上,壽命變長了,也就更能滿足兆瓦級大型雷達的需求。
結尾
當然了,神舟十二號航天員乘組能夠平安“回家”,其背後是有一系列的黑科技為其保駕護航,前面介紹的陶瓷密封環只是其中一小部分,但這也從側面證明了中國在載人航天領域的進步與實力。
回顧中國的航天曆史,從1992年我國載人飛船正式列入國家計劃,到如今的神舟十二號成功發射。
我們用近30年的時間跨越了發達國家半個世紀的發展歷程,先後把12名航天員送入太空,成功率達到100%。
所以在我們歡迎航天英雄回家的同時,也別忘記了還有千千萬的科技工作者們,是他們默默無聞地奉獻一步一個腳印,實現了中國載人航天夢。
向你們致敬!