中国突破,世界首颗重复返回卫星成功,太空出租车有多远?美艳羡

以山爱科学 2024-10-14 13:18:51
导读:

十月十一号《解放军报》放出一则消息,中国于当日十点三十九分的时候,东风着陆场,成功的将实践十九号卫星回收。

当然回收不是关键,关键是这一次的回收使用的是可重复使用返回技术。

这就意味着中国掌握了可重复使用的技术,进行回收航天器。

在航天领域中,可重复使用回收技术这个项目,是美国空军首先提出来的,时间是2010年。

在这之前,世界上都是使用一次性火箭来发射卫星的,当时美国空军为了压缩发射成本,就提出了研发可重复使用回收技术的火箭。

当时美国空军,预计要在2013年发射首枚原型火箭。

为此还设立了一个价值三千三百万美元的项目,预备打造一款利用滑翔技术,将成功发射后的助推火箭,飞回发射位置。

按照习惯,美国空军找了三个承包商,给每个承包商先给一百五十万美元,用于研发可行性技术报告。

然后从三个承包商手中,选取最优的一个方案,用来打造试验火箭,而这部分打造花费是两千八百五十万美元。

据说这个项目一旦成功,那么可回收火箭要比普通火箭的成本降低一半的水平。

显然这个项目,并没有美国空军想的那么简单,在很长一段时间里就没有成功过。

以至于被认为重复使用火箭是一件不可想象的事情,甚至还将这项技术认为是一场没有希望的骗局。

那么今天就来说一说可重复使用的返回技术。

重复使用的返回技术

重复使用可返回技术,包括的项目有很多,比如火箭的回收,以及上文提到的卫星回收等等。

但不管回收什么,最根本的目的就是降低成本。

那么以热度最高的重复使用可回收火箭为例来解释一下,这种火箭中可以作为代表的是猎鹰九号。

这枚火箭如果打造全新的火箭,需要五千万美元,但如果把一级火箭,以及整流罩进行回收,并重复使用的话。

这样的猎鹰九号就可以将单次的发射成本降低到一千五百万美元,仅为全新火箭的三成。

这还仅仅是一级火箭的回收,如果实现了液氧甲烷的回收,以及二级火箭的回收,那么成本就可以降低到一个惊人的地步。

有多么惊人呢?

以运输成本为例,目前要想运一公斤的物品上太空,需要花费两到三万美元。

这样的话,如今一颗普通卫星发射成本就已经大于了卫星的研发成本。

这种情况下,以国家为核心的卫星发射部门,还可以接受,但要是民营企业这个成本就很大了。

这也是为什么民营企业想要发射一颗卫星,就需要等着和其他企业拼凑在一起,使用一枚火箭发射的原因。

而实现了重复使用回收技术的火箭,发射成本就会被降低到两百美元一公斤的地步。

这是一个何等惊人的价格。(注:目前猎鹰做到了每公斤两千美元的程度。)

所以钻研重复利用的火箭回收技术就成了航天领域的一个热门项目。

不过任何事情都是有利有弊的。

目前的可重复使用回收火箭技术,让这种火箭的负载能力只有普通火箭的60%到70%。

而每一次的回收,都需要将火箭的箱体进行修复和清洗,这意味着目前的成本还是不理想。

所以重复使用三次的可回收火箭没有太大的价值,只有将重复回收使用的频率达到十次以上才是最划算的。

那么如今的可回收火箭技术发展的如何了呢?

去年,也就是2023年,是世界航天发展的一个热点年。

全球一共发射了二百二十三次运载火箭,比上一年增长了近20%,发射的荷载也达到了一千四百九十二吨。

从1957年算起,2023年无论从发射次数还是质量都是最高值。

其中美国和中国的发射次数就占据了全球的80%,而这一年中国发射的任务是六十七次,位列第二。

美国不仅是全球发射次数最多的国家,而且他们使用的猎鹰系列也是让全球瞩目的。

在2023年猎鹰发射了九十六次,占比全球43%,发射载重也高达一千一百九十五吨重。

这一年也是美国单一型号发射次数最多的一年。

最关键的是,其中单枚火箭—子级事达到十九次的重复使用。

可以说在火箭发射效率和发射成本上,美国还是远远超过其他国家,甚至彼此之间还存在着代差。

那么中国的航天虽然起步比较晚,但如今作为一个航天大国,尤其是进入太空的能力,已经达到了世界先进水平。

对于可重复使用回收的技术,当然不甘落人之后。

所以近些年来,中国也在这项技术上进行发力。

比如2024年四月份左右,中国的蓝箭航天,自主研发的朱雀三号,就进行了可重复使用垂直起降回收验证。

朱雀三号发射一分钟后,从三百米的高空垂直返回,整个过程平稳、准确、状态极好。

当然三百米的高度,并不算什么,毕竟可重复使用回收的技术,要应用在实践中,必须达到更高的高度。

这一次的成功,只会验证一部分技术而已,离着最终目标差很大一截。

但进入到六月二十三号的时候,中国又进行了一次重复使用技术,首次实现火箭十公里级的垂直起降飞行实验,而且还获得了圆满成功。

需要说明的是,这次成功是3.8米直径的火箭,箭体上升的实际高度为十二公里,进入到平流层。

在下降到距离地面五十米的时候,就伸开四条腿进行降落,实实在在的实现了软着陆软着陆。

这个实验的成功,将会为中国在2025年实现直径四米级重复使用运载火箭奠定基础。

而且2025年的目标是升空七十公里,做重复使用回收技术实验。

这个实验如果成功,基本上就覆盖了火箭—子级飞行剖面,也就意味着重复使用火箭就差临门一脚了。

当然有成功必然会有失败。

比如深蓝航天在今年八月底进行的星云一号,是一项—子级垂直回收飞行实验,量级为五到十公里,实验并没有获得完全的成功。

不管是成功还是不成功,相比较中国航天领域和其他国家相比,有着巨大的优势。

这个优势就是人才的储备,以中国的航天一院为例,三十五岁以下的人员就高达53%,科技人员的平均年龄在35.3岁,这个年龄可要比欧美发达国家年轻十五岁。

这也是中国航天科技可以以后来者的姿态,大跨步的向前,成为世界航天大国的优势。

这次可重复使用返回式技术试验卫星的回收成功,就是最好的说明。

当然这也意味着中国目前连卫星都可以回收了,那么回收火箭的技术也就不会太远了。

需要说明的是,火箭回收手段分很多种。

而中国目前探索的手段有两个,其一降落伞+气囊式,其二垂直降落式。

垂直降落式上文提到过了。

那么在这里要说的是,降落伞+气囊式中国的技术掌握更全面。

卫星回收

卫星的回收,最直接的就是卫星的研发和制造成本大幅度的降低。

毕竟航天领域哪怕使用的一颗螺丝原材料,都是非常昂贵的。

现在实现了卫星的回收,明年如果再能将回收火箭技术再进一步实现,那么中国实现太空专车项目,太空班车项目,以及太空顺风车之类的项目,也就会加快脚步了。

所以成本的降低,会得到意想不到的项目开发。

再有卫星的重复使用可回收技术,让天空中的垃圾会变的更少。

要知道过去使用一次性的卫星,意味着报废之后,就只能停留在太空中,成为流浪的卫星。

这些流浪卫星说的更加直白一点就是太空垃圾,它的威胁程度就不用说了。

而且这些流浪卫星并不是说一直保持一个整体状态,有的时候会发生解体,变成十几块乃至几十块。

这些更小的碎片对于太空的危害就不用多说了。

接着就是,可以重复返回的卫星,可以搭载上很多实验品,比如植物、微生物等等。

实验完成之后,就不用航天飞机将东西运回来,而是直接让卫星返回就可以,不仅能让成本减少,卫星上可以做的实验会变的更多。

想象一下将一颗卫星看成是一辆出租车,先上去做实验,实验完成之后,再下来,各家拿各家的试验品,然后再上去。

这是一个什么样的场景?

其实这次实验的实践十九号卫星,就搭载着很多的实验品,比如植物、微生物育种,甚至是各种技术验证,比如自主可控新技术验证、空间荷载等等。

而且这次回收是无损回收,实验品都完好无损。

进一步的想,如果这种可重复使用的返回卫星上面种上蘑菇之类的植物,然后再使用此项技术进行回收蘑菇,口味不知道会如何?

那么价格会是多少呢?

五块一斤肯定是不行的!

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以山爱科学

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