SpaceX龙式乘员舱的发射逃生系统是怎样工作的?

看惯了载人火箭发射场景的朋友都知道,凡是搭载载人飞船的火箭顶端都会看到一个避雷针状的物体,这个类似避雷针的东西就是火箭的发射逃逸系统,主要作用就是当火箭在发射过程中发生紧急情况时,逃逸发动机迅速点火,使搭载航天员的返回舱与火箭箭体分离迅速脱离危险区,然后分离发动机启动将座舱与塔架分开,以便返回舱安全着陆,可以说逃逸塔就是保障航天员在发射过程中的重要生命通道 。

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但是熟悉载人火箭发射流程的朋友都知道,火箭在发射过程中需要经过多个分离过程,其中就包括逃逸塔脱离和整流罩分离等几个步骤,但是从火箭点火开始到飞船真的进入预定轨道这个过程中,充满了太多的未知风险存在,所以载人火箭在整个发射过程中除了我们肉眼可见的逃逸塔系统外,还有其他多道发射逃逸系统来共同保障航天员在不同飞行高度下的生命安全问题 。比如在发射前至火箭起飞后约120秒,由逃逸塔提供逃逸动力 。之后,逃逸塔与火箭分离,逃逸动力由包裹飞船的整流罩上的四台逃逸发动机提供 。而在发射后约160秒,整流罩与火箭分离,这之后如果再出现险情,就只能依靠飞船自身的发动机了 。
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不过美国当下包括波音和SpaceX、蓝色起源在内的多家载人飞船都放弃了传统的发射逃逸塔设计,改为将紧急逃逸火箭发动机集成在飞船推进舱内的设计,其实美国这几家航天公司这样设计都是有原因的 。首先这三家航天公司全新设计的载人飞船都瞄准可重复使用和降低发射成本而出发,那么对于不管是SpaceX公司的龙飞船还是波音的星际飞船在设计上都是以NASA制定的可重复使用和更低发射成本而设计研发的,如果还是坚持传统的顶置发射逃逸塔设计的话,首先在发射过程中逃逸塔是要被分离扔掉的,那么这显然不符合低成本和重复使用考虑;其次多一道逃逸塔分离步骤就多一道发射风险存在,所以不管是基于发射成本考虑还是基于发射安全性考虑,SpaceX和波音公司都放弃了传统的顶置发射逃逸塔设计,改为集成在推进舱内的逃逸发动机设计 。
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同时对于SpaceX个波音公司而言,这两家的载人飞船定位是为国际空间站执行人员/物资运输任务,所以虽然将逃逸发动机集成在了推进舱内,但是也都采用了液体燃料设计,而没有采用传统逃逸塔惯用的固体燃料设计 。
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据说有两个原因,一个是我们都知道国家空间站运行在距离地面400公里的近地轨道上,随着时间的推移空间站的运行轨道会不断下降并逐渐与大气层接触,所以需要定期为其运输物资的飞船提供在轨抬升服务,所以SpaceX公司的龙飞船和波音的星际飞船上的逃逸发动机也采用了液体燃料设计,这样就可以在轨道抬升作业时,和推进舱内的推进发动机一同工作提供推力加速/定位抬升运行轨道;其次还有一个原因是国际空间站绕地球一圈只需要90分钟,等于是一天24小时国际空间站会经历十几个昼夜,如果使用固体燃料的话很可能在太空中长时间暴晒而爆炸,继而摧毁整个国际空间站,所以NSAS要求两家都改为更稳定的液体燃料设计,要不然SpaceX也不会放弃早期的传统逃逸塔设计 。


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