文|小彭的灿烂笔记
编辑|小彭的灿烂笔记
声明:本文陈述内容参考的“官方信息来源”,均赘述在文章末尾,感谢支持。
【前言】1981年4月12日,“哥伦比亚号”航天飞机一飞冲天,开启了美国航天飞机的辉煌时代。
可谁能料到,辉煌背后却隐患重重,两场灾难如同沉重的枷锁,加之高昂的运维成本,让美国航天飞机项目举步维艰。
最终在2011年7月,“亚特兰蒂斯号”完成最后一次飞行后,美国忍痛将所有航天飞机封存,这一曾被寄予厚望的项目就此落幕,航天飞机似乎被永远地定格在了历史的尘埃之中。
而就在人们以为航天飞机将彻底成为过去式时,中国却做出了一个令人瞩目的决定,那就是重拾航天飞机技术,开启属于自己的新篇章。
那么我们中国为何要选择这条看似布满荆棘、被美国放弃的道路呢?最终的结果又如何呢?
【冷战催生的“太空骄子”】回首美苏冷战那个剑拔弩张的时代,太空成为了两国新的竞技场。
美国为了在这场星际较量中力压苏联,彰显自身雄厚的科技与经济实力,毅然决然地开启了航天飞机的研制计划。
1972年,这一具有划时代意义的项目正式上马,历经无数科研人员的日夜攻坚,耗费了海量的资金与资源,终于在1981年4月12日,让“哥伦比亚号”航天飞机一飞冲天,开启了人类航天史上的新纪元。
航天飞机的设计理念堪称超前,它集火箭、飞船、飞机的特性于一身。
轨道器作为其核心部分,犹如太空的“多面手”,既能凭借自身携带的主发动机以及外挂燃料箱、固体助推器的强大推力挣脱地球引力,奔赴近地轨道。
又能在任务结束后,像一架巨型滑翔机,依靠机翼在大气层中灵活操控,平稳着陆于跑道之上,实现重复使用,极大地改变了以往一次性运载火箭的高成本模式。
而且它的功能丰富多样,既能将各类卫星精准地送入预定轨道,又能化身“太空维修站”,对故障卫星进行捕获、维修。
还能搭建起太空与地球之间的“运输桥梁”,为空间站送去关键的物资与设备,为人类在太空的长期驻留和深度探索提供了有力支撑。
在其服役的岁月里,美国的航天飞机家族可谓战功赫赫。
据统计,美国的航天飞机总共执行了135次飞行任务,将超过800名宇航员送上太空,累计在轨道上运行时长超过17000天,书写了人类航天史上浓墨重彩的篇章。
【致命缺陷致梦碎】而辉煌的背后却隐藏着致命的危机,1986年1月28日,“挑战者号”航天飞机在万众瞩目下点火升空。
可仅仅73秒后,右侧固态火箭推进器的O形环因低温天气失效,致使燃料泄漏,引发了一场惊天动地的爆炸,7名宇航员瞬间丧生。
梦想与希望在烈焰中化为灰烬,整个美国乃至世界都为之悲痛震惊,航天飞机计划也因此陷入了漫长的停滞期。
祸不单行,2003年2月1日,“哥伦比亚号”在完成16天的太空任务后返回地球,却在再入大气层时,被燃料箱外脱落的一块泡沫碎块击中左翼前缘。
导致隔热瓦受损,超高温气体汹涌侵入机体,最终在空中解体,再次夺走7条鲜活的生命。
残骸如雨点般散落在得克萨斯州的大地上,成为美国航天史上又一道无法愈合的伤疤。
这两场惨烈的事故,犹如两记重锤,将航天飞机安全性的隐患暴露无遗。
除了安全性问题,高昂的成本也让美国政府不堪重负。
航天飞机项目最初的预算是单次发射成本5-6千万美元,可实际操作下来,每次发射成本竟飙升至5-6亿美元,这还不包括研发、维护、升级等一系列费用。
从1972年项目启动到2011年退役,美国在航天飞机上的总投入超过2000亿美元,平均下来每次飞行花费高达15亿美元,几乎耗尽了NASA的大半经费。
而与之形成鲜明对比的是,传统一次性运载火箭虽然不能重复使用,但成本相对固定且较低,在商业航天市场的冲击下,航天飞机的性价比劣势愈发凸显。
再者随着时代的发展,航天飞机的一些设计短板也逐渐显现。
它的有效载荷相对有限,每次最多只能运载20多吨货物,对于日益增长的大型空间站组件、深空探测器等运输需求显得力不从心。
而且其飞行准备周期漫长,从任务规划、设备调试到发射窗口选择,往往需要数月时间,这在追求高效、快速响应的现代航天领域,无疑是一大硬伤。
多重困境交织之下,美国不得不痛下决心,在2011年7月,随着“亚特兰蒂斯号”完成最后一次飞行,将所有航天飞机永久封存,宣告了这一曾经辉煌无限的项目的落幕。
【中国航天新抉择:航天飞机再出发】近年来,中国航天事业可谓是一路高歌猛进,成绩斐然,已稳稳跻身世界航天强国之列。
随着天宫空间站逐步建成并投入全面运营,对物资补给的需求愈发多样化与高频次。
以往依靠天舟货运飞船虽能基本满足,但面对未来长期有人驻留、大规模空间实验开展,以及可能的空间站扩建等任务,亟需一种运载能力更强、运输灵活性更高的装备。
航天飞机宽敞的货舱,能轻松容纳大型实验设备、备用零部件等,单次运输量远超传统货运飞船,可极大缩短物资轮换周期,保障空间站高效运转。
再者,着眼于月球基地建设这一宏伟蓝图,航天飞机的优势尽显无遗。
月球基地所需的大量建筑材料、生命保障物资、科研仪器等,数量庞大且种类繁杂。
传统火箭发射方式成本高昂且运输频次受限,航天飞机凭借可重复使用特性,能像穿梭巴士一样,频繁往来于地球与月球之间,逐步搭建起月球家园的“一砖一瓦”,为人类迈向深空奠定坚实基础,让“月宫”不再遥不可及。
【今非昔比的底气】回首美国当年研发航天飞机,虽有科技实力支撑,但受限于时代技术水平,许多难题只能在摸索中艰难前行。
那时计算机算力不足,模拟仿真精度有限,大量设计工作依赖反复试验,耗费巨量资源。
材料科学尚欠火候,耐高温、高强度且轻量化的材料稀缺,致使航天飞机结构重量偏大,影响性能。
制造工艺粗糙,零部件加工精度与装配质量难以达到理想状态,为飞行埋下隐患。
如今,中国站在科技发展的新高峰,开启航天飞机征程已是今非昔比。
而且,中国在航天技术集成方面积累深厚经验,从各类卫星精准发射组网,到载人航天工程多系统协同运作,再到深空探测任务远程测控与数据回传,一系列重大项目锻炼出一支技术精湛、配合默契的航天团队。
他们能将航空、航天、电子、材料等多领域技术融会贯通,为航天飞机打造一体化智能控制系统,实现飞行全程精准操控、故障实时诊断与自主修复,全方位保障航天飞机翱翔天宇,开启中国航天新纪元。
【“昊龙”初亮相】在众人的翘首以盼下,中国自主研发的“昊龙”货运航天飞机重磅登场。
它由中国航空工业集团成都飞机设计研究所精心打造,这可是我国多型王牌主力战斗机的诞生地,技术实力雄厚。
在2024年中国空间站低成本货物运输系统方案征集活动中,“昊龙”一路过关斩将,脱颖而出,成功获得工程飞行验证阶段合同,正式开启了中国航天飞机的新篇章。
“昊龙”货运航天飞机采用大翼展、高升阻比、可重复使用飞行器技术方案,其外观独具特色,钝头体机身搭配大后掠三角翼,长度约10米,宽度约8米,个头虽不算庞大,却蕴含着巨大能量。
它升空时借助运载火箭的强大推力,直插云霄进入预定轨道,随后精准地与空间站交会对接,如同太空中的“快递小哥”,将物资稳稳送达。
完成任务后,它潇洒地与空间站分离,制动离轨,再入大气层,凭借自身先进的滑翔降落技术,在机场跑道上平稳着陆,经检测维护后,又能随时再次出征,开启下一趟太空之旅。
它既有着航天器的强大功能,又兼备航空器的灵活便捷,与现有货物运输系统相互协作,共同为中国空间站编织起一张安全可靠、形式多样、高效灵活的天地运输网,为中国载人航天工程注入全新活力。
【结语】中美航天飞机的发展轨迹恰似两条在星际间交错的航线,各自承载着不同的使命与期许。
而展望未来,航天飞机在中国航天蓝图中的前景,必然是会熠熠生辉的。
参考资料:科学时报在2011-07-19关于《龙乐豪院士:航天飞机开始就是错的》的报道
新华网在2016-08-09关于《1986年1月28日 挑战者号航天飞机爆炸》的报道
国家航天局在2003年02月08日关于《美国“哥伦比亚”航天飞机失事》的报道
观察者网在2024-10-30关于《“轻舟”“昊龙”入选!空间站低成本货物运输系统方案公布》的报道
环球时报在2024-12-29关于《揭秘中国首型航天飞机 “昊龙”如何飞天》的报道
人们是在创造可能的过程中逐渐得到比较大的确定性的。
中国航天再出发,空间探月新征程!