首頁歷史 > 正文

一小時可以飛全球,中國亞軌道飛行器,究竟什麼樣?

2021-08-11由 柚子聊科技 發表于 歷史

一小時可以飛全球,中國亞軌道飛行器,究竟什麼樣?

中國可重複使用航天器發射成功!官方表示:過於先進!不便展示。它到底什麼樣子?又有多厲害?今天我們就來聊聊可重複使用航天器。

“中國最先進的科技結晶”

可重複運用航天器的研製,最早能夠追溯到上世紀六十年代美國的X-15試驗飛行器。上世紀五十年代末,各國在探究各種各樣的進入太空的途徑與方法。一種是運用運載火箭,從地面用大推力火箭將飛船發射升空,等到了預定軌道便可繞軌飛行。這種航天器以第一宇宙速度進行飛行,它們的飛行方式和普通的衛星在軌道上的飛行方法相似,在研發成功後沒多久便取得了成功和大規模的運用。另一種則是以普通的飛機為原型基礎研發出的能夠在超高空飛行乃至進入太空亞軌道的飛機。這種飛機便是現在仍在不斷進行投入研發的空天飛機的雛形。X-15便是這種型別的空天飛機的最早測驗產品。

一小時可以飛全球,中國亞軌道飛行器,究竟什麼樣?

曾經航天飛行器有著各類可重複運用的運送體系,之前最常選用的都是二級入軌形式(TSTO)。這種運送系統一級為助推器、二級為空天飛機。而這次成功發射的便是我國航天科技集團的RBCC專案:亞軌道試驗飛行器。就在前幾日,這種最新研製的運載器在酒泉衛星發射中心成功發射起飛並進入軌道完成首飛。依照設定程式完成此次飛行任務後,飛行器以水平角度穩穩地著陸於阿拉善右旗機場,首飛使命取得圓滿成功。官方表示,成功研發重複運用航天運送系統,是我國由航天大國邁向航天強國的重要標誌。亞軌道重複運用運載器可作為升力式火箭動力重複運用航天運送體系的子級,是航空航天技能的高度融合體。這種航天器的研發成功為我國重複運用航天運送系統的商業化、產業化發展奠定了堅實基礎。

一小時可以飛全球,中國亞軌道飛行器,究竟什麼樣?

“可重複利用”

在航天中,有五種可重複使用的運送系統。首先,第一種系統就是選用吸氣式渦噴發動機,水平起降、單級入軌、所有元件都可以重複運用的空天飛機;接著,第二種是選用兩架火箭發動機組成,筆直起飛、水平著陸、兩級入軌,所有元件可以重複利用的太空梭;然後第三種是由運載火箭和帶主動力的帶翼飛行器組成,筆直起飛,水平著陸,這種太空梭可部分重複運用;第四種與第三種相似,也是部分可重複運用的小型太空梭,這種帶翼飛行器並不帶主動力;第五種由火箭發射入軌,執行使命後回收艙就會由降落傘帶回地上。我國的這款亞軌道可重複運用航天器選用的便是這種體系。

我國的新一代載人飛船、美國的“龍”飛船、“追夢者”貨運飛船等都是能夠重複發射、入軌、脫離軌道重新進入大氣層的航天器。這種航天器的代表是美國的“哥倫比亞”號等一系列太空梭。“哥倫比亞”號這型別的太空梭由軌道飛行器外掛式燃料箱和固體火箭助推器組成。這款太空梭的發射由兩具固定在機身兩邊的固體火箭助推器產生80%的推力,剩餘20%的推力由主發動機產生。升空時,主發動機的燃料來自於外掛燃料貯藏箱提供的液氫液氧燃料。

一小時可以飛全球,中國亞軌道飛行器,究竟什麼樣?

太空梭的主體部分,是軌道飛行器。它的本體的重量是104噸,有效載荷為16噸,太空梭返回時通常在傳統的機場跑道上和一般飛機以同樣的水平角度滑行下降

整個太空梭除了外掛燃料箱是一次性的以外,軌道器和固體火箭助推器都能夠收回,灌注燃料並重復運用。

可是,太空梭成功降落回收後,再想要重複運用就需要全面的檢修和各種維護,“哥倫比亞”號個頭大,可攜帶燃料多,推力也更大,因此可以攜帶更多貨物。但造價和運營的花銷就像無底洞一般,一次大修需花費5、6億美元。如此高昂的維修費用和降低成本的初衷相違背,再加上“

挑戰者”號和“哥倫比亞”號太空梭先後因為事故而爆炸,大多數航天大國便拋棄了大型太空梭的研製。

近年來,新聞裡比較常見的可重複運用飛機型別為X-37B,它在很多報道中被稱為“空天戰機”。

可是,它和空天飛機並不是一碼事。

從其筆直髮射、水平下降的特徵來說,X-37B依然歸類於太空梭,只不過它是“袖珍版”的太空梭。

一小時可以飛全球,中國亞軌道飛行器,究竟什麼樣?

“亞軌道飛行”

我國此次成功發射的航天器還運用了亞軌道飛行技能。有關這個亞軌道飛行可能會比較難理解,我們可以用“牛頓大炮”的故事來舉個例子。牛頓站在山坡上發現扔出去的石頭總會沿著扔出的方向飛行一段距離,然後落回地上。所以,他做了一個思想試驗:部署一門大炮到高山之上,發射一枚炮彈,這枚炮彈的初始速度越快,炮彈的飛行距離自然就越遠。當這枚炮彈的速度快到一個特定的速度時,它就不會落回地上了,而是繞著地球軌道飛行,而這個速度便是第一宇宙速度。

事實上,地球和外太空之間並沒有顯著的鴻溝,僅僅是地球大氣越往上越稀薄。現在,世界航天相關單位將間隔地球表面100公里的高度視為地球與太空的分界線,這條線也被稱為卡門線。當航天器的飛行高度超越了這條卡門線且速度超越第一宇宙速度時,咱們稱這種飛行為軌道飛行。有一些航天器的飛行高度儘管超越了卡門線,可是它們的速度或許不足以支撐它們留在太空。所以它們就會沿著亞軌道飛行回到地上。

一小時可以飛全球,中國亞軌道飛行器,究竟什麼樣?

假如用圖形來表明的話,軌道飛行接近於圓或接近於橢圓,而亞軌道飛行大致為拋物線。亞軌道空間一般是指距地上20至100公里的空域。這片空域處於現有飛機的最高飛行高度和衛星的最低軌道高度之間,也稱為空天過渡區。這片區域包含了大氣平流層、大氣中間層和部分電離層。在亞軌道飛行,飛行器依然會遭到地球引力的影響,但在必定時間內,能夠體會到失重的感覺。在多年前,有些富豪就喜愛乘坐飛機進行亞軌道飛行來體會失重的感覺。

由於重力的影響,亞軌道飛行大致為拋物線,這就導致亞軌道飛行與軌道飛行的最大差異在於亞軌道飛行不能環繞地球軌道一週,因為飛行器的速度達不到環繞地球所必要的第一宇宙速度,所以飛行器在抵達最高點之後高度就會下降,並且在繞回發射點之前就會落地。

近期,美國藍色起源公司、英國維珍銀河兩家航天公司分別進行了亞軌道航天器試飛。依據中國航天科技集團公司透露,我國也在展開相關研發工作。他們的目標是研製一款 “快速、牢靠、廉價”的可重複運用航天運送飛行器來進行全球一小時的航班化運送,這種飛行器能滿足各類發射需求或空間站補給,還能用來開發太空旅行飛行等民用工業。

一小時可以飛全球,中國亞軌道飛行器,究竟什麼樣?

“中美同種類飛行器對比”

透過比對,咱們能夠依據中美現在發射的可重複航天器再來猜測下中美可重複航天器的差異:我國的新飛行器體量應該在7到8噸的等級,比X37B的5噸級大出不少,攜帶燃料更多,效能、載重必定更強。X37B本質上是一架小型的太空梭,只能在軌道上飛行,儘管能夠進行雜亂的變軌,但只要是軌道飛行器,從地上發射反衛星導彈進行阻攔並不難。而我國的新飛行器或許是史無前例的航天航空雙料飛行器。這種飛行器不僅可以在大氣層外的軌道上飛行變軌,而且在必要情況下能夠進入大氣層的上層做打水漂的特別彈道飛行。

這種軌道現在全球沒有任何阻攔手法。在強壯的弓形激波的彈射下,飛行器能夠從亞軌道再重新變軌返回到大氣層外的軌道飛行。這樣的飛行實現了從入軌到亞軌道飛行再到入軌,最終進入亞軌道進行彈跳飛行。其實這才是真實的軌道轟炸機,這種航天航空器將在未來100年內的軍事技術中佔有絕對制高點。

頂部