“假的”也很强，航天仿真品用处大

近日，印度空间研究组织宣布：如果天气允许，很快将进行缩小版可重复使用运载器（RLV）的着陆测试。如果一切进展顺利，印度的RLV全面测试可能会在2030年进行。

印度媒体公布的可重复使用运载器

航天是高风险的事业。为降低风险，大量航天仿真品起到了巨大的作用。利用各种缩小版、仿真版航天器，科研人员可以通过较低成本的飞行试验，尽可能发现设计方案存在的问题，获取近似真实飞行环境下的试验数据，降低全尺寸飞行器研制风险，从总体上降低航天器开发成本。

下面就让我们一起来看看那些航天“假货”吧！

迷你航天飞机

其实，印度的RLV就是航天器领域的“桂冠”——航天飞机。根据印度空间研究组织的方案，其质量在70吨以上，总长度达30多米。早在2016年，印度就在载人航天器计划的大框架下成功地对缩小版航天飞机进行飞行测试。这项计划代号RLV-TD，主要目标是完成亚轨道飞行试验，验证航天飞机的气动外形、防隔热系统、飞行控制系统等的设计正确性。

按照印度媒体报道，RLV-TD计划前后花费了5年时间，总投入仅有9.5亿卢比，约合130万美元左右，相比美国航天飞机数以亿计的造价和研发成本，便宜得不可思议。从外观来看，RLV-TD简直就是美国航天飞机的缩小版，质量约为1.75吨，长约6.5米，翼展约3.6米，大致相当于我们日常驾驶的SUV大小。

2016年，这架缩小版航天飞机被直接放置在S-9固体火箭顶部，进入64800米高空。释放分离后，它持续飞行了770秒左右，最大速度达到了5.5马赫。然而，RLV-TD最后的物理着陆是在距离发射区约450公里的模拟跑道的水面上完成的。这距离航天飞机利用自身起落架降落在机场跑道上“差了一步”。

印度媒体公布的可重复使用运载器

今年印度宣布将要进行的试验就是要“补上这一步”。据悉，缩小版航天飞机将被吊挂在直升机下方，从3000～4000米高度释放。之后，试验飞行器将参照航天飞机着陆轨迹，在预定的机场跑道上利用起落架自行降落。

尽管印度雄心勃勃地发展航天飞机，但现役火箭推力远不足以把超过70吨的RLV送入太空，2030年全面测试前途未卜。显然，印度的载人航天之路将相当漫长。

迷你空天飞机

20世纪90年代，美国研制下一代航天飞机，官方名称是无人驾驶单级入轨火箭动力可重复使用运载器，绰号“冒险星”。为降低技术风险，美国决定先行研制只有“冒险星”1/2 比例的原型机X-33。

按照美国宇航局的设想，“冒险星”起飞质量高达1180吨，干重仅占总起飞质量的10%，其中主结构5%、发动机1.7%、分系统1.3%、有效载荷2%，如果把卫星送入轨道，成本有望降低90%。然而，这需要在多项关键技术上取得突破性进展，而这些技术在全尺寸飞行器上能否展现出足够的性能和可靠性，成为摆在科研人员面前的难题。

为此，美国宇航局提出先研制缩小版的X-33，为“冒险星”验证多项关键技术，包括采用气动塞式喷管发动机的升力体式构型、轻型复合材料结构（如氢贮箱）、防热技术和高效率操作技术等。据悉，试验目标之一是连续3次实现7天内再次飞行，其中1次是在2天内再次飞行。

据美国宇航局公开资料显示，X-33机长 20.29 米（带喷管21.73米），机高5.88米，翼展22.06米，发射质量129.4吨，其中95.3吨是液氢液氧推进剂。它将采用垂直起飞模式，在79000米以下高度飞行1500公里，再实施机场水平降落，飞行速度将在8～13.5马赫之间。

X-33想象图

然而，美国宇航局明显低估了技术难度。缩小版空天飞机在研制过程中遭遇了轻质层状复合材料氢燃料箱不合格、线性气动塞式液体火箭发动机技术不达标等问题，最终于2001年3月取消计划。不过，这架迷你空天飞机让美国宇航局付出了13亿美元试错成本，已经比最初预计的原型机便宜很多。

迷你飞船

当前主流的载人航天器是飞船，各国研发过程中往往利用迷你飞船开展试验，我国也不例外。

2016年6月25日，在长征七号运载火箭首飞任务中，多用途飞船缩比返回舱被送入太空，在进行了约20个小时在轨飞行后，成功降落在内蒙古东风着陆场。

根据新一代载人飞船发展趋势，各国试验的迷你飞船往往在新结构、新材料、新用途等领域开展探索。比如，不同于“先辈”的球状或钟罩式外形，迷你飞船多呈现上小下大的倒锥形，改用两舱构型，专注于提升载人效率和空间利用率。

此外，返回舱尝试采取金属结构+防热结构的双层设计方案，其中防热结构在返回地面后可拆卸、更换，有利于重复使用。预计新一代载人飞船普遍是部分可回收型号，将节省大量运营成本。

迷你飞船不会运输人员，而是配置气动测量传感器，重点监测缩比返回舱再入大气层过程中的表面压力、温度和热流等数据，获取气动特性参数，为未来载人飞船返回舱的气动外形设计收集宝贵数据。

仿真航天员

除了“假的”航天飞机、空天飞机、飞船，“假的”航天员也为航天事业做出了卓越贡献。据公开资料显示，我国神舟二号、神舟三号、神舟四号飞船执行飞天任务期间，神舟八号飞船首次执行交会对接任务中，都曾搭载过仿真航天员。

仿真航天员又叫形体假人，外貌和真人十分相似，五官俱全，有头、躯干和四肢等部分。不过，它与服装店的假人模特不同，本质上是人形感知、检测设备，安装在座位上。其体格、质量、姿态、质心等与真人近似，还有人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备等，可以测试飞船配重效果。而在真正的航天员上天之前，仿真航天员比动物更有优势，毕竟其功能、体征更接近真人。

一般来讲，仿真航天员满足航天服穿脱条件，要按真实航天员的飞行状态穿好舱内航天服，服装上安装了生理信号测试盒，可以获取心电、呼吸、体温、血压等模拟生理信号，实时获取耗氧、脉搏等与真人近似的生理参数。主机数据经采集后下传到地面，可以考核舱内生存环境、信号传输链路等是否正常，为下一步载人飞行进行验证。

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