我国亚轨道运载器再次成功试飞意义重大!可衍生出多款科幻装备

科技解析站 2022-08-27 23:22:42

8月26日,据中国航天集团有限公司消息,经健康监测维修后,我国升力式亚轨道运载器在酒泉卫星发射中心再次点火垂直起飞,按照设定程序完成亚轨道飞行,平稳水平着陆于阿拉善右旗机场。

这标志着我国“过于先进,不便展示”的亚轨道运载器已经得到证实具备可重复使用功能!

垂直起飞,水平降落运载器背负航天器发射入轨全过程示意图

那么这款飞行器究竟是什么样的飞行器呢?

首先我们要先搞清楚3个关键词:升力式、亚轨道、运载器。

所谓升力式,就是说这款飞行器采用的是升力体设计,水平飞行时是可以产生向上升力的。采用这种设计的目的是为了实现水平降落功能。

亚轨道是指距地面20~100km的空域,处于现有飞机的最高飞行高度和卫星的最低轨道高度之间,也称为临近空间或空天过渡区,大致包括大气平流层区域、大气中间层区域和部分电离层区域。采用这种轨道飞行是因为飞行器速度达不到第一宇宙速度,但速度又高于普通飞机。

运载器是指具备运载物体功能的载具。这说明这款飞行器实际上具备运载能力,将来可驮运载荷到亚轨道区域。外界普遍认为,这款亚轨道运载器将作为空天飞机的一级,相当于运载火箭的一级。

正在吊装中的长征六号运载火箭

由于这款运载器要在酒泉卫星中心发射,这说明它体积、重量远大于普通小型运载火箭,预计远程120吨!例如发射重量达103吨的长征六号只需要一部最大运载能力达120吨的发射车就能发射,无需运送到航天发射中心发射。如果起飞重量不超过120吨或者只是略超120吨,我国完全可以基于这种发射车发射这款亚轨道运载器,或者基于这种发射车改进出运载能力略大的发射车来发射。很显然,8月26日我国发射的亚轨道运载器起飞重量必定远大于120吨!

为何已经有运载火箭,仍要研发同样采用垂直起飞的亚轨道运载器呢?

这是因为现有多数运载火箭都是一次性使用的,发射成本非常高。有网友又说了,马斯克的Speace X不是已经研发出可重复使用运载火箭吗?我们也可以效仿研制,为何仍要研制亚轨道运载器呢?

中国航天某专家在某讲座上透露的消息

实际上可重复使用运载器仍然有2大不足,一是可重复使用部分仅有一级,二是运力损失30%以上。之所以会造成运力损失,根本原因就在于这种火箭需要预留部分燃料用于回收火箭一级。这实际上走的是“牺牲部分运力换取部分可重复使用”的路线。

那么有没有什么样的飞行器能够“鱼和熊掌兼得”呢?

有!那就是空天飞机。即便是最初级的空天飞机,也能实现完全可回收功能,还不用牺牲运力。

马斯克在接受媒体采访曾表示:“由于助推器和整流罩可重复使用,猎鹰9号火箭的制造成本减少了40%,回收和翻新成本减少了10%,所以其两次飞行的费用与其他火箭一次发射成本大致相当,3次飞行肯定低于传统火箭的发射费用。”也就是说可重复使用火箭成本不足传统一次性使用火箭的50%,理论上,可重复使用火箭使用成本最多可降低到传统火箭的17%左右。

据了解,现有一次性先进火箭每次发射,燃料成本占比不超过2%。这意味着空天飞机每次发射费用就只有燃料成本+检修成本,相比重新制造成本来说简直微不足道,均摊下来,每次发射成本预计仅有传统火箭的5%,至少比可重复使用火箭低3倍。

按照我国航天部门公布的研制计划来看,我国的空天飞机分3步走,第一阶段,亚轨道运载器采用火箭动力且可重复使用,二级一次性使用;第二阶段,亚轨道运载器采用火箭动力,两级均可重复使用;第三阶段,亚轨道运载器采用组合循环动力,全部可重复使用。

我国航天部门公布的可重复使用运载器研制计划

亚轨道运载器都采用水平降落模式,但起飞方式可分为垂直起飞模式和水平起飞模式两种。前者通常采用传统火箭发动机作为动力,后者采用更为高级的组合循环发动机。8月26日,我国第二次测试的这款亚轨道飞行器就属于前者,其技术难度低于后者。本次成功测试验证了这款亚轨道飞行器的可重复使用能力!采用组合循环发动机作为动力的亚轨道运载器我国也在研制,但保密级别比这款更高,目前国内暂无报道,但去年国外媒体已经公开报道。

不久前新华社曾报道,2022年8月5日,我国在酒泉卫星发射中心,运用长征二号F运载火箭,成功发射一型可重复使用的试验航天器。随后,外媒报道,荷兰代尔夫特工业大学的博士马克· 朗布鲁克拍到了我国这款航天器的飞行轨迹,并放出视频!

马克· 朗布鲁克博士放出的视频片段

只要有需求,我国现在就能采用这款亚轨道飞行器背负8月5日成功发射的可重复使用航天器,组成空天飞机!这标志着我国已经领先全世界,率先造出空天飞机!

空天飞机概念是由航天飞机发展而来,在可靠性、使用成本等方面具有很大优势。如果说马斯克的可重复使用火箭的可重复使用部分是一级,那么航天飞机的可重复使用部分就相当于二级,而空天飞机则相当于全部可重复使用。

除了作为空天飞机一级,亚轨道运载器还有什么用途呢?

前面提到,8月26日,我国再次成功试飞的亚轨道运载器最大起飞重量远超120吨。以长征七号运载火箭为例,其发射重量为594吨,其中一级重量高达470吨,二级+载荷仅120吨。假设它的起飞重量为200吨级,依此类推,它可驮运51吨左右的载荷,并将5.957吨载荷送入近地轨道。即便二级采用的是可重复使用航天器,其自身重量预计仅有2.5~3吨左右,仍然有至少2吨的有效载荷。

当然,亚轨道运载器的用途可远不止作为空天飞机一级这么简单,实际上它还有其他用途。

1、作为太空旅游载具或高超音速客机载具。

说到太空旅游项目,很多人立刻想到英国维珍银河公司的太空船。值得一提的是,为防止泄密,这款太空船拒绝载中国人。实际上,现在我国这方面技术已经远超英国,也超过美国,根本就看不上这种太空船。

从技术角度来看,8月26日我国测试的亚轨道运载器定位远高于维珍银河正在研发、测试的维珍太空船。

太空船 2 号

资料显示,维珍银河“太空船2号”是一款用于载人飞行的亚轨道飞行器,其背部不具备驮运功能,长21米,翼展10米,机身直径2.3米,载重量9740千克,最大速度4000千米/时,轨道高度介于160公里~360公里,可载飞行员2名,乘客6名,自重也就9.74吨,内部最大载重仅1.2吨。这款飞行器定位就是亚轨道旅游,属于纯民用飞行器,尺寸重量远小于8月26日我国测试的亚轨道运载器。

如果有需要,我国完全可以直接利用8月26日再次试飞的这款亚轨道运载器快速衍生出用于太空旅游的载人太空船。甚至可以作为洲际高超音速客机的运载器,驮运51吨重的高超音速客机到亚轨道投放,然后自行返回。与此同时,高超音速客机启动自带的涡扇-超燃冲压组合循环发动机,以超燃冲压状态推动客机高超音速飞行,然后末段先滑翔减速至2倍音速以下,涡扇模式确保飞机具有复飞能力,确保安全性和可靠性。

2、作为亚轨道轰炸机,极大降低战略核反击成本。

洲际导弹同运载火箭差别不大,重量占比最大的都是一级,二级+三级+载荷重量占比一般不超过20%。这意味着,原本重达65吨左右的东风41洲际导弹,去掉一级以后重量不超过13吨,重量小于东风21D导弹,成本可降低至原来的五分之一左右。

东风41洲际导弹

那么一架这种亚轨道运载器可驮运4发重量为13吨的洲际导弹,但其弹头威力却和4发东风41洲际导弹相当。这将使我国的战略核反击成本降低至原来的五分之一左右!

3、作为亚轨道侦察机,快速锁定航母位置。

确定航母位置确实可以采用卫星来侦察,但卫星的不足之处在于过境时间固定,通过简单计算就能知道,单颗卫星绕地球飞行一群最快也要5100秒左右,即便是通过卫星群,想要做到半小时侦察一次也很难。航母的最大航速大概是30节,一昼夜最多可航行1333.44公里。想要确定航母的大致位置很容易,但想要确定它的准确位置并不容易,必须依赖侦察机。

如果前面提到的运载器用来驮运仅安装超燃冲压发动机的一次性小型高超音速侦察机,那么一次性可驮运10架,同时侦察10个位置,足以让敌方航母无所遁形,极大提升了侦查效率。今后若更换成组合循环发动机,其自身就能作为高机动性高超音速侦察机,效能进一步提升。

无侦8高超音速无人侦察机飞行示意图

综上所述,我国已经领先全世界研制出空天飞机,意义十分重大。借助亚轨道运载器可衍生出太空旅游载具、高超音速客机载具、亚轨道轰炸机、亚轨道侦察机等新概念装备。

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评论列表
  • 2022-08-28 05:47

    壮哉,我科研工作者!雄哉,中华威力耀达四疆!

  • 重奖科研团队。鼓励有志之士报效国家

  • 2022-08-28 00:35

    超牛[点赞]

  • 2022-08-28 02:24

    这个成功对我国超非常意义重大。美国军队多次威胁他们的空天飞机就是悬在中国头上的达克利剑,现在我们也是悬在美国头上的达克利剑!

  • 2022-08-28 09:56

    扬我国威!我们的科技工作者好样的[点赞][点赞][点赞][点赞][点赞]

  • 2022-08-28 05:34

    有而必用,时间紧迫早日武器化

  • 2022-08-28 12:45

    强大的国防力量,才是赢得大国竞争的法宝

  • 2022-08-28 00:44

    [笑着哭]空天飞机只是开始,空天航母才是目标!放飞无数喷气无人小飞机,将米国卫星推入大气层同归于尽。

  • 2022-08-28 10:43

    泱泱中华兮!威震四海兮!

  • 2022-08-28 01:24

    局座之前就夸赞中国航天集团有限公司不得了,一堆的火箭技术

  • 2022-08-28 08:20

    虾扯蛋……又想套我话。(泄密) 假设,从亚轨道上发射“导弹”。怎么还需要13T? 估计2T就足够。指哪打哪…… 居然还13T,真的是傻(⊙o⊙)啥?冒烟了……

  • 2022-08-28 00:59

    看不懂,但觉得特别牛逼

  • 2022-08-28 01:02

    赞赞

  • 2022-08-28 07:19

    要爱护科学家!要鼓励奖励科学发明家!!!

  • 2022-08-28 12:18

    中国要建立岸基,海基,空基,天基的远程超远程投射平台[呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑]

  • 2022-08-28 22:15

    以后也可以车载发射,海基发射升空。

  • 2022-08-30 15:55

    科研人员威武

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