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航天飞机为何不香了?吹过的牛,一个都没实现,龙飞船更优秀

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发表于 2024-9-2 13:51:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
人类迄今为止发明的所有航天器中,从来没有一种能够像航天飞机那样引人注目。垂直起飞,水平降落,过载只有1.5到3G,老人小孩都可以坐。而且体型巨大,可以和组合式空间站媲美,至于某些单体式空间站和载人飞船,它甚至可以将其装在货舱里带走,对于一些超大尺寸,超常规的货物,也只有航天飞机能够运输。可是如此“神器”,为何现在却不香了呢?


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美国航天飞机对接和平号空间站


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航天飞机和美国天空实验室


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航天飞机和联盟载人飞船

航天飞机退役的直接原因,是两次爆炸,1986年1月28日的“挑战者”号和2003年1月16日的“哥伦比亚”号。一架在起飞的时候爆炸,一架在返回的时候失事,NASA总共装备了6架航天飞机,损失超过三分之一,这样的损失,搁谁身上都受不了。


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挑战者号爆炸瞬间


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哥伦比亚号失事瞬间

但爆炸不是唯一原因,“挑战者”号在1986年就炸了,航天飞机后续还不是飞了25年,要提前退役,一定是因为没有达到其初始的设计目标。我们看着航天飞机虽然高大上,但实际上,它源自1969年的可回收航天器方案,设计初衷是借助重复使用能力,降低航天发射的成本,就和今天SpaceX的“猎鹰”系列火箭和“龙”飞船一样。


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航天飞机源于1969年的可回收航天器方案

然而,航天飞机在降低成本方面吹的牛,一个都没有实现,比如1972年的时候,NASA估算每磅有效载荷的发射成本为1109美元,但实际上,这个数字直到今天的“猎鹰”9才实现。而即便不考虑航天飞机本身研究和发展开支,实际每磅有效载荷的成本也高达37207美元,翻了大约33.5倍。


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具体来说,1982年,NASA公布航天飞机每次飞行大约需要2.6亿美元,但估算标准是每年飞行24次并持续十年。实际上,美国6架航天飞机在30年间,总共才进行了135次轨道级飞行,因此实际发射费用要高得多。1995至2002年间,NASA给出的数据是平均每次发射需要8.06亿美元,但实际上,从整个航天飞机计划预算来看,平均每次发射真实的成本高达16.42亿美元。而整个任务期间,NASA共为航天飞机计划投入了大约2210亿美元,以今天的眼光来看,虽然不多,但你要知道,这可是几十年前的美元。


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那么以重复使用、降低成本为名美国航天飞机,为何发射费用会这么贵呢?原因有很多,但首先要说的,那就是它的死重太大了,比如整个轨道器部分,重68吨多,载荷25吨多,起飞重量109吨。对于火箭来说,68吨多的轨道器部分,就是死重,死重越多,成本越高。


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其次,航天飞机的系统过于复杂,比如下面的航天飞机构造解剖图,就很直观地展示了它有多么庸肿繁杂,这也是航天飞机维护起来特别贵的原因,同时系统安全性也大大下降,两次爆炸也源于此。反观“猎鹰”9复用火箭,二级储罐上的电子元器件只占整个面的三分之一。可以说除了发动机、着陆腿、栅格翼及电子元器件之外,就只有个壳了,回收次数少且在无任何损伤情况下,只作简单维护即可重复使用,连漆都不用刷。


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猎鹰9火箭

第三,就是航天飞机能重复使用的部分太少。它虽然打着“可回收航天器”的名号,但实际上,巨大的外储燃料箱箱是一次性的,固体助推器虽然可以回收,但掉在海上再捞回来,高温的发动机泡海水,并没有多少再利用的价值,这些成本不能如愿降下来,所以后来的“猎鹰”系列火箭芯级和助推器,都是垂直降落在船上或者陆地上,避免泡海水。


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航天飞机固体助推器

其实在美国航天飞机研制之初,NASA曾提出三个方案,即第一类是把可重复使用的轨道器装上一次使用助推器;第二类采用多个一次使用运载火箭的发动机与单个推进剂储存箱;第三类的轨道器和助推器都能重复使用。当时专家们都支持第三个方案,然而美国空军出于提高有效载荷能力的需求,最终锁定了三角翼轨道飞行器和消耗型燃料箱方案。


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相比之下,苏联“暴风雪”号航天飞机的设计其实更为优秀,不但有自动驾驶系统,可以实现从发射到返航全程无人操作,而且火箭和轨道器还是互相独立的,所以不存在高昂的保养费,而且任务安排更加灵活,“能源”号火箭还能发射其他载荷,总体来说,“暴风雪”号更加完美,发射成本更低,可靠性更高,但即便是这样,苏联也承受不了,在解体之前就将项目停止了。


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苏联航天飞机

最后要说的是,今天的“龙”飞船,以最多7人的运载能力,在一定程度上重现了航天飞机的梦想,同时又实现了较低的发射成本,但它终究不是航天飞机。当然,航天飞机并没有离我们太远,现在的空天飞机、可重复使用轨道飞行器,甚至是“星舰”,其实都是航天飞机的再生。

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这不就是航天飞机吗?

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发表于 2024-9-2 14:10:22 | 显示全部楼层
星舰和航天飞机一样,不知道马大神仙咋想的。屠龙者成为恶龙。还是走航天飞机的老路,客货混用,防热瓦,没有逃生设备,价格昂贵

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还是要看space x

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发表于 2024-9-2 14:39:22 | 显示全部楼层
1998年,我还是4年级,我存了50大元买了一个这个航天飞机的山寨模型,开心了好久好久…小时候觉得这是全世界最酷的飞机了!

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笑死我了,航天飞机存在的死重问题,猎鹰一样存在,我真的好奇你们怎么确定猎鹰能降低那么多成本?航天飞机助推火箭直接扔海里你只看到了泡不泡水,但你刻意避开了猎鹰不泡水就得留有燃料反推降落这个事实。星舰连大气层都没出过,就别吹了

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发表于 2024-9-2 15:19:37 | 显示全部楼层
航天飞机最大的缺陷也是其失败的原因是没有充分保障航天员的安全。没有为航天员设计出完善的逃生装置。航空航天是非常严谨的,容不得半点错误和瑕疵

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重复利用不出故障才怪

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航天飞机,铱星系统,A380,都是技术领先却输于市场的典型案例

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发表于 2024-9-2 16:11:43 | 显示全部楼层
最最主要的还是昂贵,以后廉价的往返航天器还得靠中国

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发表于 2024-9-2 16:30:19 | 显示全部楼层
航天飞机是技术最复杂的,成本最高的飞行器了,也是很完美的飞行器。。人类的科技无法做到跟设想的一样吧[我想静静]

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发表于 2024-9-2 16:52:27 | 显示全部楼层
我也设计了一艘航天飞机,性能更优秀发射成本更低,每次发射只需要5毛钱,可惜缺钱只好停工了[大笑][大笑][大笑]

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发表于 2024-9-2 17:09:56 | 显示全部楼层
想当然的文章。
航天飞机和飞船都是发展方向,只是飞船是现阶段的必须品,而航天飞机是未来的主流。之所以退役航天飞机,主因不是安全等技术问题,而是现阶段航天飞机性价比太低。航天飞机和飞船比,自重太大,运输能力过剩。同时它作为重复使用的天地往返系统,返回时基本是空载,太浪费能力,也就是性能超过了需求。只有以后天地之间,空间站之间有大量的物资,人员运输需求,航天飞机起到运输机的作用,那么飞船必定被航天飞机取代。所以现阶段太空作业还处于实验阶段,没有多少物资交换,航天飞机就是个早产儿。所以造一个小型的航天飞机去验证下技术,从事少量工作是必要也是经济的。
事实上中国载人航天工程既开发了飞船也在验证航天飞机,神龙项目不就是吗。不要简单否定航天飞机。

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发表于 2024-9-2 17:27:07 | 显示全部楼层
航天飞机最大的用途是军事方面,可以劫持或摧毁卫星

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发表于 2024-9-2 17:50:37 | 显示全部楼层
还是航天飞机厉害呀。
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