第2章 第三十章 铠甲之航空航天 7

    你们是哪个所的，上天的任务是什么？为什么以前没有见过你们俩？宇航员1说出自己的疑问。

    我们不是航天单位的，我们有任务需要测试新的航天服，其他的我们不能说的，首长。二班长立正回答道。

    那你们上天的基本要求知道么，别上去捣乱，我们可没功夫教你们，真是。什么垃圾都往队里拉，一群没脑子领导，这些人耽误事怎么办，一上去就是半年，谁愿意跟他们待在一起。一名女性航天员抱怨道。

    你就别说了，人家小战士也是受命而来，你对任务有意见保留，或者离开此次任务，不要带着情绪来执行任务。宇航员杨卫国严肃的说道你们好，两位新伙伴我是此次任务的带队长，我叫杨卫国，上天后有什么问题先问在做可以么？这是我作为队长对你们的唯一要求哦。

    是，杨队长。两位战士回答道。

    说回来了，其实测试组也有要求，他们两个人仅测试铠甲航天服的功能，出舱和生命维持系统，其他一切行动均不可参与，看都不要看，这是廖总长给的命令。

    两队人见面其实并不愉快，但任务就是任务，不以人的意志为转移的。火箭发射需要很多工作要做，

    廖老先生告诉我需要对你们进行培训，所以咱们先从准备阶段说起吧，杨队长娓娓道来。在火箭发射前，需要进行大量细致而关键的准备工作。首先是对火箭的各个系统进行全面检查，包括电气系统、动力系统、导航系统等，确保每个部件都处于正常工作状态。这一过程就如同对一位即将踏上漫长征程的勇士进行体检，任何一个小问题都可能在发射过程中引发严重后果。接着是加注燃料，现代火箭主要采用液氧和液氢等燃料，加注过程必须精确控制，确保燃料的量和比例符合发射要求。火箭在发射前，工作人员要严格按照程序进行燃料加注，确保每一滴燃料都准确无误地注入到火箭的储箱中。加注完成后，还需要进行最后的测试，模拟各种可能出现的情况，以验证火箭的可靠性和稳定性。起飞阶段当一切准备就绪后，火箭开始点火。在点火的瞬间，发射控制台上会传来巨大的轰鸣声，这声音像山崩，像海啸，震颤大地。火箭尾部喷着辉煌的火焰，迅速加速，开始升空。零号指挥员倒计时口令响起后，一股橘红色的火焰从运载火箭底部喷涌而出，火箭托举着飞船缓缓升空，一束金色火光划破长空。在这个阶段，火箭的加速度非常大，可以在短时间内达到极高的速度。

    在火箭升空后，会经过一段时间的飞行。在这个阶段，火箭需要进行姿态调整和轨道修正等操作。火箭的发动机由伺服机构驱动，可以在一定范围内转动，通过改变喷射方向来调整火箭的姿态。同时，利用先进的导航系统和传感器，实时监测火箭的位置和速度，根据目标轨道的要求进行轨道修正。火箭通过安装小型侧向发动机以及底部的调姿发动机来实现更高精度的姿态控制。在飞行过程中，还要考虑空气带来的气动阻力影响，尤其是在大气层内飞行时，火箭的气动布局和尾翼等部件也会起到稳定飞行的作用。

    当火箭到达目标轨道后，需要进行分离操作。这个操作主要是将火箭的上面级与载荷分离，以保证载荷能够准确到达目标位置。分离方式有多种，如弹射式分离、制动式分离和旋转式多星分离等。以卫星发射为例，卫星与其连接的末级运载火箭实施分离，其作用是使卫星单独进入预定轨道。分离前由地面发出指令，使连接包带的爆炸螺栓起爆，星箭解锁系统解锁，包带松开，从而实现了星箭分离。在分离过程中，要确保分离的准确性和可靠性，避免出现冷焊等问题影响分离效果。当载荷到达目标位置后，需要进行再入操作。这个操作主要是将载荷从太空轨道返回地球大气层，并进行减速操作，以保证载荷能够安全降落到预定的位置。在再入过程中，飞行器会受到大气的强烈摩擦，产生极高的温度。为了确保飞行器的安全，需要采取一系列措施，如设计特殊的热防护系统等。在天地往返运输系统中，再入大气层着陆阶段最为复杂，要设计再入轨迹使得有效载荷最大、消耗能量最小、落地速度不能过大以及飞行器表面温度不超过允许的极限值等，以确保再入飞行器无损的降落在预定着陆区之内。

    姿态控制是确保火箭在飞行过程中保持稳定方向和角度的关键技术。常用的姿态传感器包括惯性导航系统（ins）、卫星导航系统（gnss）、激光陀螺仪等，它们能够提供火箭姿态、角加速度、角速度等信息，具有高精度、低漂移、抗干扰等特点。姿态执行器则根据姿态传感器反馈信号，控制火箭姿态，常见的有喷气控制系统（rcs）、反应轮、控制矩陀螺（cmg），具有快速响应、高精度、大控制力矩等优点。姿态控制算法采用合适的控制算法，实现火箭姿态稳定，常用的算法包括 pid 控制、lqr 控制、滑模控制等，算法性能受模型精度、参数调节、计算速度等因素影响。此外，姿态估计实时估计火箭姿态信息，常用的方法包括卡尔曼滤波、粒子滤波、优化算法，估计精度受传感器噪声、模型误差、算法复杂度等因素影响。故障检测与容错也是姿态控制的重要环节，检测姿态控制系统中的故障，常用的方法包括残差分析、旁路诊断、冗余备份，故障容错能力取决于系统冗余度、恢复速度、抗干扰能力。

    引擎控制确保引擎在发射过程中提供适当的推力和节奏。现代火箭的引擎控制技术不断发展，在一级跨声速段及最大动压段实施节流控制，主动减小发动机推力，降低飞行过程中的气动载荷。在一级关机后，按时序与飞行高度分别实施飞回点火和再入点火，并在着陆前进行减速点火，采用发动机大范围推力调节，实现高精度着陆控制。同时，一级关机点弹道倾角大于一次性运载火箭近地轨道任务一级关机点的弹道倾角，通过弹道设计使一级飞行段轨迹较为陡峭，减小飞行航程，从而降低返回时所需的推进剂量，但这会使上升段弹道的重力损失加大，影响火箭的运载能力，需在垂直回收和飞行性能之间综合平衡。

    导航系统是火箭准确到达目标位置的关键。目前常用的导航方式有卫星导航和惯性导航等。天斗等卫星导航系统在一个经度范围内精度较好，但也存在被干扰的风险。惯性导航精度有限（长时间精度），但好在难以被干扰，可以随时随地工作。因此，关键技术里面除了卫星导航、惯性器材制造等基础研究外，还有一大部分基于信息融合技术的组合导航研究。发展高效可靠的导航系统编程是确保任务成功的关键所在，包括从地面站接收和分析定位信号，处理来自星际导航系统（如 gps）的数据，以及与火箭其他系统的数据融合，如惯性导航系统。所以你们是不用管如何操作两位小队员你们懂了吧。

    燃料是火箭发动机燃烧时提供能量的物质。常用的火箭燃料包括液氢、煤油、液氧、固体推进剂等。目前汉大陆主流可重复使用火箭采取的核心方案都是垂直起飞、垂直降落，火箭使用的燃料主要集中在液氧煤油和液氧甲烷两种组合。人类的第一种运载火箭就是使用液氧煤油组合，液氧煤油这个组合比较成熟，从近期的角度来看，这个组合取得更多的突破可能性比较大。但从更长远的时间尺度来看，液氧甲烷是一个更好的更理想的组合。甲烷只有一个碳原子，燃烧以后产生积碳的可能性更低，从回收以后的维护角度来说，甲烷确实是一个更好的选择。

    推进剂供应系统设计需要确保推进剂的供给稳定、可靠、高效，以满足火箭的燃料需求。例如，在火箭发射前，工作人员要严格按照程序进行燃料加注，对于不同类型的火箭发动机，推进剂供应系统的设计也有所不同。液体火箭发动机的推进剂是液体，需要考虑推进剂的储存、输送和燃烧等问题；固体火箭发动机的推进剂是固体，预先混合在一起，形成固体推进剂，装填在发动机壳体中，点火后产生大量高温高压气体。

    推力控制是实现火箭精确飞行的重要技术。火箭的推力由其比冲和质量流量决定，比冲是单位质量的推进剂产生的冲量，质量流量是单位时间内消耗的推进剂质量。通过控制发动机的推力，可以调整火箭的加速度和速度，实现对火箭飞行轨迹的精确控制。例如，在火箭发射过程中，根据不同的飞行阶段和任务需求，调整发动机的推力大小，以确保火箭能够安全、准确地到达目标轨道。

    分离机构是航天器分离与部署的关键部分。根据分离方式的不同，运载火箭分离机构可分为机械分离机构、爆炸分离机构和气动分离机构。机械分离机构是通过机械装置实现分离，主要包括螺栓分离机构、卡箍分离机构和锁紧环分离机构等；爆炸分离机构是通过爆炸产生的冲击波实现分离，主要包括爆破螺栓分离机构和爆破带分离机构等；气动分离机构是通过气体膨胀产生的推力实现分离，主要包括气瓶分离机构和气囊分离机构等。分离机构的设计需要满足火箭的结构、重量、体积、可靠性、安全性等要求，能够承受火箭在发射过程中产生的各种载荷，包括机械载荷、热载荷、振动载荷和冲击载荷等，并且在预定时刻可靠地完成分离动作，不会对火箭的其他部件造成损坏。

    航天器的分离与部署是任务成功的关键步骤。部署过程需要考虑分离机构的状态传感器、动作控制器和遥测系统等，确保航天器能够顺利分离，并避免碰撞或干扰。在分离后，航天器需要正确展开或执行所需的动作，这需要精确的控制和协调。例如，卫星在与运载火箭分离后，需要按照预定的程序展开太阳能电池板、船体、通信天线等关键部件，部署程序由载荷上的计算机或控制系统自主执行，以确保载荷的正确配置。在分离和部署过程中，载荷与火箭会通过无线电或数据链路进行通信，通信链路允许载荷发送其状态和位置数据，并接收来自火箭或地面控制的命令，控制系统确保载荷能够精确运行，应对任何异常情况。

    而咱们现在所在的是文氏卫星发射中心位于海大区东部，总部设在文氏，卫星发射场位于它主要承担地球同步轨道卫星的发射任务，担负通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务。多年来完成过发射过汉大陆第一颗试验通信卫星、实用通信广播卫星及实用通信卫星，帮助别国的通信卫星送入地球同步转移轨道等等任务。过几天就是发射了，最近养好身体，不要熬夜。咱们发射时再见，杨队长结束了培训会。

    培训会内容虽然很多，但对两个战士意义不大，他们要是能有这水平也就不会当兵了，但要飞天了他们内心的激动如汹涌的潮水般难以平息。眼神中闪烁着期待与紧张交织的光芒，每一次呼吸都能感受到自己心跳的剧烈跳动，那是一种既熟悉又陌生的感觉。熟悉，是因为经过训练，他们早已对这种紧张感有所准备；陌生，是因为真正面对火箭发射的时刻，那种强烈的情感冲击依旧让他们心潮起伏。他们想象着即将冲入浩瀚星空的画面心中涌起一股难以言表的豪情。即将离开地球的怀抱，去探索那无尽的黑暗与璀璨的星辰。这对两个大头兵来说太辉煌了，人生巅峰啊。激动之余，也有一丝紧张。宇宙是如此的神秘而不可测。但正是这种未知，激发了他们内心深处的勇气和探索欲望。