應粉絲要求，解讀一下中國的新一代載人飛船。這個新飛船不僅僅是外形更漂亮了，空間更大了，還有很多硬核新科技加持。包括全新的環保燃料、群傘技術、大載重氣囊著陸緩衝技術、對接空間站和深空探測兩用、載人和載貨兩用等等。我是東城觀星，我們用幾篇文章來分別講講中國新一代載人飛船的新技術。
一、拋棄劇毒燃料，將環保進行到底
1.火箭的劇毒燃料
我們都知道現在的火箭主要使用液氧煤油燃料、液氫液氧燃料、液氧甲烷燃料、偏二甲肼燃料和固體燃料。中國的長征五號、長征七號火箭使用液氧煤油燃料和液氫液氧燃料，美國的獵鷹火箭和韓國的世界號使用液氧煤油燃料，俄羅斯的火箭也以液氧煤油為主，歐洲的阿里安五號火箭和日本的主流火箭都使用液氧液氫燃料和固體燃料，印度的火箭使用偏二甲肼燃料、液氫液氧燃料和固體燃料。其中印度使用的偏二甲肼燃料是劇毒的，一旦被人接觸，很容易造成嚴重傷害，即使不直接接觸，也可能產生有毒的蒸汽對人產生毒害作用。
可能很多人都會因此而笑話印度，還在使用落後的毒燃料。印度做很多事情總是成為大家的笑料，甚至還有很多人替印度發明了牛尿牛糞做火箭燃料。其實中國載人航天的金牌火箭，長征2F使用的也是偏二甲肼燃料。不僅如此，神舟飛船、俄羅斯的聯盟號飛船、國際空間站、中國的空間站以及多數衛星和其他很多飛船也都會用肼類劇毒的燃料。
2.飛船為啥早不用無毒燃料
按說液氧煤油和液氫液氧都是無毒無汙染的燃料，火箭早就用上這些無毒燃料了，為什麼飛船和空間站還要用劇毒燃料呢？飛船和空間站很少用液氧煤油和液氫液氧燃料，因為這兩種燃料都有需要低溫儲存的液氧或液氫，這些物質不適合長期儲存。火箭發射往往都是很短的時間就完成任務了，不會要求長時間攜帶燃料。這類燃料要想實現長期儲存，對貯箱和管路的要求會比較高，成本上不太划算。空間站和飛船都需要長時間在天上飛，隨時都需要用到發動機，如果燃料不可靠，就不太方便了。所以多數飛船和空間站都使用比較穩定、可以低壓儲存的肼類燃料。
上次我介紹中國空間站的時候，有人問空間站和載人飛船用這種毒燃料，能安全嗎？實踐證明，只要在加註的時候小心點，正常使用還是比較安全的，畢竟相關技術已經非常成熟了。但是，人類不可能滿足於一直使用這類劇毒的燃料，肯定要不斷努力探求安全環保的燃料。
3.飛船專用的無毒燃料中國飛船用上了
那有沒有適用於飛船使用的環保燃料呢？有的，這次中國的新一代載人飛船就使用了硝酸羥胺燃料，也叫HAN燃料。這類燃料既有肼類燃料便宜、穩定、易儲存的特點，又有無毒、無汙染、高密度、低冰點的特性，比衝還比肼類燃料高。可以說是一種理想的飛船燃料，應該會成為未來的一種主流燃料。
這種燃料本身可以當燃料，也可以充當氧化劑，與合適的燃料混合可以更充分燃燒。氧化劑和還原劑可以混合在一起穩定存在，同時不需要低溫高壓儲存，應用到衛星或飛船上優勢還是很明顯的。
一般來說，這種新型的燃料，即使粘到面板上，用毛巾擦掉就可以了，既不會腐蝕也不會中毒，還沒有致癌性，燃料燃燒後也不產生有毒的氣體，可以說是一種環境友好的燃料。它的密度比肼類燃料高，這樣就可以在同樣大的貯箱中裝更多的燃料，再加上比衝高，可以讓衛星或飛船在天上工作更長的時間。它的冰點比常用肼類燃料更低，可以在更低的溫度下不會被凍住，使用起來更方便。
當然，說得這麼好，為啥早不使用啊？其實以前之所以很少使用，主要原因就是這類燃料不太好點火，往往需要用催化劑才能正常點火，而催化劑很容易失效，從而影響發動機的壽命。中國的新一代載人飛船已經用上了這種新型燃料，說明相關技術已經比較成熟了。也說明中國的航天技術發展非常快。
4.國防用途也不小
順便說一個軍迷會比較感興趣的話題。這種燃料還有一個很有價值的應用領域，那就是軍用導彈領域。傳統的導彈，要麼是固定發射的液體燃料導彈，需要固定的發射井，還得臨時灌注燃料，使用不方便。要麼是不容易控制的固體燃料火箭，一旦發出去調整速度、改變軌道都比較困難。當然，液體燃料容易控制速度，可以關機再點火，發射出去後更加靈活機動，運載能力也更強；而固體燃料火箭可以長期備戰，機動效能好，不容易被敵方鎖定，各自都有優點。如果能綜合液體燃料和固體燃料的好處，那就完美了。
我們剛說的HAN燃料，就可以製作成凝膠燃料，既可以像固體燃料那樣儲存移動方便，也可以像液體燃料那樣自由調節發動機推力，必要的時候還可以熄火後再點火，機動靈活性大大提高了，比衝還明顯優於常見固體燃料，運載能力更大。可以說是未來一個重要的研究方向。
關於燃料，就說這麼多吧，相信大家也明白了，這個無毒燃料可不簡單，是未來重要的發展方向。
二、新一代載人飛船使用新的回收方式
1.不一樣的降落傘
表面上看，新一代載人飛船和神舟飛船一樣，都是先透過空氣阻力減速，然後透過降落傘減速，最後平安落地。但實際上新一代載人飛船的降落控制要複雜得多，可以說改進非常大。
首先降落傘就不一樣。神舟飛船隻有一個主降落傘工作，控制起來簡單得多，就算降落傘出故障，還有一個備份降落傘以防萬一。但是新一代載人飛船，使用的是三個主降落傘，而且是同時開啟一起工作。稍有不慎，三個降落傘就有纏到一起的風險。而且主降落傘只有這三個，沒有另外三個降落傘做備份。雖然節省了空間和重量，但如何保障安全，考驗著設計人員的智慧。
新一代載人飛船的降落傘採用熱備份的方式。先放出兩個減速降落傘，這兩個減速降落傘互為備份，哪怕其中一個有問題，另外一個也可以獨立完成任務。減速降落傘完成任務分離以後拽出主降落傘，為了保障降落傘安全可靠地開啟，主降落傘像減速降落傘一樣，都不是一步開啟的，而是有三級開傘程式，先有一級開傘，然後二級開傘，最後才是完全張開，這樣可以最大程度避免相鄰的兩個傘相互纏繞。而且主降落傘也是採用熱備份的冗餘方式，三個主傘壞掉一個，另外兩個也可以完成任務。
2.不一樣的著陸方式
神舟飛船採用的是硬著陸的方式，最後落地的時候是有一定速度的。新一代載人飛船設計方向是可重複使用的，繼續使用硬著陸就不合適了，必須用軟著陸的方式，儘可能減少飛船著陸磕碰受損。所以，新一代載人飛船採用降落傘外加緩衝氣囊的方式，保障飛船安全軟著陸。工作流程上就增加了很多步驟。
比如需要增加一個拋防熱大底的步驟，防熱大底在剛進入大氣層的時候是保護飛船的主要部件，它承受了最多的熱量和摩擦燒蝕。但是降落傘開啟，飛船速度降下來以後，防熱大底就沒有那麼重要了，而且緩衝氣囊還被蓋在裡面呢。必須在下降到一定高度以後把防熱大底給拋掉，以便能讓緩衝氣囊充氣釋放出來，氣囊得在適當的高度開始充氣，並不是像汽車安全氣囊那樣瞬間充氣。
緩衝氣囊必須能夠承受飛船強大的重量和巨大的衝擊力，讓飛船著陸後船體不會撞到地面。一旦飛船船體撞到地面，外殼變形了，就會增加飛船修復再使用的難度了。為了讓飛船垂直降落，氣囊受力均勻，還要讓降落傘在快接近地面時，從一點懸掛改成兩點垂掛，讓飛船身體立起來。
設計的時候，還要考慮如果有風的情況下，怎樣保障飛船平穩著陸不會摔倒。這些都是需要綜合計算充分試驗，才能達成的。
3.佈局上的創新
降落傘的安裝也不能完全照搬神舟飛船的方案，新一代飛船顯然比神舟飛船大很多，為了充分利用好空間，減速降落傘和主降落傘裝在了不同的地方。減速傘在飛船上部，主降落傘在下部，釋放的時候是前後關聯的，兩者如何配合，需要提前考慮好。而且為了降低飛船的成本，飛船內部除了密封的乘員艙以外，還有一些部位是非密封的，很多裝置安裝在非密封倉裡，降落傘和氣囊也都安裝在非密封艙裡，設計上需要考慮這些部件承受不同壓力環境的能力。這都需要在選材和安裝上考慮更多的因素。
氣囊也不是汽車用的安全氣囊，雖然跟安全氣囊一樣需要非常科學地摺疊安裝，但其材料、結構都要複雜得多，可以說每一個設計都是巨大的進步。
提到安全，往往就要考慮關鍵部件冗餘設定的問題。除了降落傘需要有冗餘備份以外，還有很多裝置都有安全備份。就連降落傘艙的艙蓋都有兩套火藥，以防一套火藥炸不開艙門，降落傘無法釋放。
我們看起來很輕鬆的動作，航天設計人員往往經歷千辛萬苦才能設計出來，保證試驗成功。我們見到的每一次成功的航天發射，都是他們辛苦的結晶，是他們完美的作品。讓我們向他們致敬。
看了中國的新一代載人飛船，對比之前那個印度的飛船，大家感覺差距有多大呢？跟美國的載人龍飛船比，又如何呢？
我是東城觀星，歡迎新老朋友持續關注，咱們下週繼續說新一代載人飛船。
