按照天體力學的規(guī)律在太空運行，執(zhí)行探索、開發(fā)、利用太空和天體等特定任務的各類飛行器。航天器為了完成航天任務，必須與航天運載器、航天器發(fā)射場和回收設施、航天測控和數(shù)據(jù)采集網(wǎng)與用戶臺站(網(wǎng))等互相配合，協(xié)調(diào)工作，共同組成航天系統(tǒng)。航天器是執(zhí)行航天任務的主體，是航天系統(tǒng)的主要組成部分。航天器的出現(xiàn)使人類的活動范圍從地球大氣層擴大到廣闊無垠的宇宙空間，引起了人類認識自然和改造自然能力的飛躍，對社會經(jīng)濟和社會生活產(chǎn)生了重大影響。
載人飛船是能保障航天員在外層空間生活和工作以執(zhí)行航天任務并返回地面的航天器?？梢元毩⑦M行航天活動，也可用為往返于地面和空間站之間的“渡船”，還能與空間站或其他航天器對接后進行聯(lián)合飛行。借助于運載火箭發(fā)射進入太空，繞地球軌道運行或進行軌道機動飛行;飛船內(nèi)有適合人工作和生活的人造環(huán)境;完成任務后，飛船的一部分返回大氣層，用降落傘和緩沖裝置實現(xiàn)軟著陸。
2020年5月8日13時49分，我國新一代載人飛船試驗船返回艙在酒泉東風著陸場預定區(qū)域成功著陸。試驗船返回艙的平安歸來標志著我國空間站階段飛行任務首戰(zhàn)告捷。首次采用多項技術：新型輕質(zhì)耐燒蝕的碳基防熱材料、國際上推力最大的新型單組元無毒推進系統(tǒng)、群傘氣動減速、氣囊著陸緩沖技術等。在軌飛行時，新一代載人飛船試驗船完成了我國首次太空3D打印試驗、“千兆級局域網(wǎng)”試驗等多項空間科學試驗和技術試驗。
新一代載人飛船試驗船防熱材料的耐受的熱流可能接近3000度的高溫。重量特別輕，從材料到結構都是我們國家自主研制。本次返回艙的重量比神舟飛船大了一倍，回收著陸的要求也就更高。神舟飛船降落傘應該是世界較大的降落傘，所以研究團隊采用群傘，三頂降落傘。通過這個試驗考核，群傘減速回收也取得了圓滿的成功。
傳統(tǒng)航天器材料
為了滿足航天器表面材料的性能要求，發(fā)展了鎳基耐熱合金等高溫合金材料。鎳基高溫合金的含鎳量超過50%，其合金化特點與金屬間化合物強化相的鐵基合金非常類似。鎳基合金的熱處理采取固溶一時效處理，得到的組織是含有固溶強化元素Mo及W的Ni-Cr或Ni4-Cr-Co固溶體加金屬間化合物的折出相。
碳基防熱復合材料
蝕防熱復合材料在熱流的作用下能發(fā)生分解、熔化、蒸發(fā)、升華等多種消耗熱能的物理-化學變化,藉材料自身的質(zhì)量消耗帶走大量熱能,阻止熱流傳入結構內(nèi)部,在戰(zhàn)略戰(zhàn)術導 彈和航天器的防熱部件中得到廣泛應用.防熱復合材料除了要承受超高溫之外,還要承受高速粒子流沖刷、高壓、強核輻射等多種荷刻工況的耦合作用,這就要求材料具有燒蝕率低、燒蝕熱高、抗熱震及高溫力學性能優(yōu)良等特點,碳基復合材料是抗這種超常環(huán)境的理想材料之一。
由于工作環(huán)境的特殊性以及防熱結構的重要性,防熱材料內(nèi)部的微觀結構特征、超高溫熱物理性能和力學性能的演化規(guī)律以及超高溫環(huán)境下的燒蝕行為。評價結構的可靠性,已成為防熱復合材料制造和應用中所亟待解決的重要理論和工程問題.材料的熱物理性能是工程傳熱計算與設計必不可少的數(shù)據(jù),該文測試了混雜碳/碳復合材料超高溫條件下熱物理性能,包括膨脹系數(shù)、比熱容和熱擴散率,并據(jù)此計算了材料的熱導率,為高溫燒蝕條件下混雜碳/碳復合材料防熱結構瞬態(tài)溫度場的計算提供了可靠的數(shù)據(jù)。
ADN無毒推進系統(tǒng)
中國航天科技集團公司五院502所研制的ADN(二硝酰胺銨)無毒推進系統(tǒng)，實現(xiàn)衛(wèi)星推進系統(tǒng)的預包裝，顯著縮短衛(wèi)星發(fā)射前的準備時間，提高快速響應能力，滿足未來衛(wèi)星對推進系統(tǒng)長期貯存、冰點低、無毒、相容性好、環(huán)境友好，快速組裝、快速檢測等的要求。利用激光診斷技術在國內(nèi)首次完成ADN基液體發(fā)動機點火過程流動與燃燒特征參數(shù)的瞬態(tài)測量，經(jīng)過點火熱試車，產(chǎn)品部分性能指標達到國際先進水平。
氣囊著陸緩沖
緩沖氣囊是一種常用的著陸緩沖結構，其主要靠壓縮氣囊內(nèi)部氣體做功來消耗被緩沖物的沖擊動能。緩沖氣囊從囊腔個數(shù)來分可以分為單室氣囊和多室氣囊;從緩沖機理上可以分為排氣型、非排氣型和組合型，其中組合型為排氣型和非排氣型組合而成，通常為雙氣室氣囊，內(nèi)囊為非排氣型氣囊而外囊為排氣型氣囊。緩沖氣囊質(zhì)量輕且緩神特性好，氣囊著陸緩沖系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地應用于航天器回收、無人機回收以及空降空投中。所以，近些年來國內(nèi)外相關研究人員采用理論計算、試驗和數(shù)值仿真等方法對其緩沖吸能特性進行了廣泛研究。
太空3D打印試驗
中國自主研制的“復合材料空間3D打印機”及其在軌打印的兩個樣件隨中國新一代載人飛船試驗船返回艙成功返回東風著陸場。空間3D打印與地面3D打印差別來自微重力環(huán)境對打印過程的影響，這是中國首次開展軌道3D打印試驗，也是全球首次實現(xiàn)連續(xù)碳纖維增強復合材料的太空3D打印。實現(xiàn)了微重力環(huán)境對3D打印成型機理的全面驗證。
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