中国造空间站都不在话下,为什么不造航天飞机?
序言1999年11月20日,凌晨6时。中国载人航天工程的第一艘试验飞船—神舟一号,自酒泉卫星发射中心升空,并于11月21日凌晨成功返回。
2003年10月15日,"神舟五号"载人飞船将航天员杨利伟送入天空。
这次成功发射标志着中国成为前苏联和美国之后,第三个有能力独自将人送上太空的国家,中国也因此进入了载人航天时代。
这么多年过去,中国的载人航天也取得了诸多重大的突破。比如嫦娥五号登月,天问一号火星探测器的发射,以及未来的天宫空间站的建立。
但是时至今日,仍然会有人有这样的疑问,中国为什么不建造航天飞机呢?
这是个好问题,这一期小鲸就来给大家科普下其中的原因。
航天飞机发展
我先带大家先回顾下航天飞机的发展。
在当年美苏争霸时期,美国试图建立廉价的天地往返运载系统,于是就诞生了航天飞机。
它可以像运载火箭一样垂直起飞,又能像普通飞机那样返回大气层后直接在机场上着陆,并且还是一种可操作且可重复使用的轨道航天器。
咱们先来看看它的样子
它主要包括三大部分:
分别是载有人员和有效载荷的轨道器,用于存放液氢和液氧的外储箱和一对可回收的固体火箭助推器。
固体火箭助推器在航天器抵达轨道前分离,外储箱在即将注入轨道时分离,注入过程由轨道器的两个轨道机动发动机完成。
任务完成后,轨道器启动轨道机动发动机脱离轨道并返回大气层。再入期间,轨道器受隔热瓦保护,经过滑行可以像飞机一样在跑道着陆。
航天飞机难点
虽然世界上很多国家试图建造过这种飞行器,不过只有美国和前苏联实际成功发射过。
美国先后成功发射过五架航天飞机,分别是:哥伦比亚号、挑战者号、发现号、亚特兰提斯号和奋进号。苏联的型号是暴风雪号,还进行了一次无人试飞,也成功了。
但是由于航天飞机的结构复杂,每一架航天飞机都有超过250万个零件,370公里长的线缆,27000块防热瓦,是人类有史以来造过的最复杂机器,没有之一了。
拿现在芯片制造的EUV光刻机做个比较吧,它有超过10万个零件、3千条电线、4万个螺栓、2公里长的软管等零散组件。但是跟航天飞机比较,简直弱爆了。
并且航天飞机几百万个零件都是踩着极限设计的,一个零部件不合格或发生故障,就可能造成事故。
就比如:
1986年1月28日,“挑战者号”就因右侧固体助推器故障在发射73秒后瓦解,机上七名航天员全部丧生。
2003年2月1日,“哥伦比亚号”在返回大气层时解体,七名机组人员全部遇难,事故主要原因是机翼前缘的碳纤维强化碳质复合材料在起飞时受损。
至于后来美国航天飞机为什么退役了,其实有很多原因。但是归根结底的原因确实因为太烧钱,只能最后就放弃了!
给一个数据,最初美国对航天飞机预算是430亿美元,每次发射的成本控制在5400万美元。但最终美国一共花销了1960亿美元,达到了计划的4倍。
中国航天飞机
这里给大家说个小插曲,中国在上个世纪80年代中期,曾经也考虑过设计制造自己的航天飞机,比如“长城一号”。
它采用无垂尾布局,比起美国和前苏联的有垂尾方案在起飞阶段更容易控制,不会造成较大自旋和风阻,同时在返回时利用多次点火发动机还可以进行调姿。并且还可以垂直起飞,水平降落,可部分重复使用。
这个方案基本是以我国现有大型火箭为基础,并不是一个草率的方案,但是最后却放弃了。
我总结啊,有下面几个原因。
首先就是航天飞机本身过于接近当时技术极限,以当时中国的航天技术水平,不可能造得出来。
比如航天飞机的核心组件是可重复使用大推力氢氧发动机,而且还是分级燃烧循环的,中国目前全力研制的YF77发动机技术水平和指标,跟美国差距至少在50年以上。
再比如再入大气层滑翔技术、重复利用技术,防热隔热技术,先进复杂的航电控制技术,还有运输设备及着陆结构等等。
这一个个的技术难点,我们还达不到。
航天飞机代表的是美国80年代的火箭发动机制造水平,中国达到同样的水平肯定要在2030年之后。就比如2030年中国预计发射的长征9号,它的科技水平才刚刚超过60年代美国土星5号。
其次就是发展载人飞船更加符合需求。
飞船既可搭乘航天员,又可向空间站运输物资,还可作空间站轨道救生艇用,灵活机动方面甚至胜过航天飞机。
并且在安全可靠性上,飞船结构相对简单,无需复杂的空气动力控制面。
防热隔热方面只考虑返回,而无需考虑入轨段,比如在入轨阶段,飞船被包裹在火箭的整流罩内,免受大气摩擦。
而航天飞机在发射时,它的核心轨道器是和助推器、外挂燃料箱一起裸露在外面的,所以航天飞机需采取特殊复杂的隔热措施,比如隔热瓦和泡沫,否则极易给安全带来隐患。
结论
综合各种原因,我们不难发现运行成本更低、发射更为可靠的载人飞船更符合中国的国情,而成本高昂、安全系数低的航天飞机并没有什么用。
如果直接启动研制航天飞机的进程,步子难免迈得太大,并不符合实际。
饭要一口一口的吃,路要一步一步的走,科学毕竟是没有捷径可走的,稳扎稳打才是最稳妥的方式。 比如2030年中国预计发射的长征9号,它的科技水平才刚刚超过60年代美国土星5号。 光那二枚固体火箭就是难题,就是现在的技术也造不出来 我们没造的肯定就是不好!没用!不是不会造! 美国为什么不再造飞船了 美国人都放弃了 感谢老美走了弯路[大笑] 造飞船经济性更适合中国国情 要造也造空天飞机了,就是在普通机场升空飞出地球,也可以返回地球时在任何一个机场降落那样的航天器 探索太空为什么不采用像空间站那样,建立一座轨道发射基地。把探索太空飞行器的各个部件运送到轨道站上面组装起来,再向太空发射,那不就解决了很多很多的难题了吗。这不就是创新吗?非得追赶别人吗?以后要是有几万吨的星际飞船发射,那得造多大的火箭啊?
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