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中国开发可重复使用的航天载体,预计将在2020年飞行



中国可重复使用的航天运输船预计将在2020年飞行

廉价便捷的往返世界一直是空间技术发展的目标。近年来,太空探索技术公司SpaceX通过回收和再利用Falcon 9火箭,在降低航空航天成本方面取得了飞跃。 “科技日报”记者近日从中国航天科技集团第一附属医院了解到,该研究所正在共同开发联合国可重复使用的运营商,并计划在2020年左右进行首次飞行。最终目标不仅仅是将每单位有效载荷的运输成本降低到现有一次性运载火箭的十分之一,同时也大大缩短了发射准备时间,并且有望实现像飞机一样的往返往返运输。

第二级“后退”,每天可以飞一次

在对“科技日报”的独家专访中,第一研发中心办公室主任陈洪波介绍了可重复使用的载体,它指的是可以用自己的力量携带人或有效载荷的空间。进入预定的轨道,并可以从轨道返回地面。运输。

根据标准,重复使用的车辆有多种分类。根据重复使用的比例,可分为部分重用和完全重用(例如,航天飞机,Falcon 9火箭等部分重复利用,以及英国正在开发的“云塔”航天飞行器是完全可重复使用的);主要动力形式分为火箭动力和吸气联合动力;根据阶段数(一般基于两级轨道)分为单级和多级轨道;根据起飞和降落模式分为垂直起飞/垂直降落。垂直起飞/水平着陆和水平起飞和着陆。

陈洪波说,中国正在开发的可重复使用的航母具有航天器和航天飞行器的特点。与传统的一次性火箭相比,中国是基于目前的火箭发动机,通过技术改进实现再利用。在2020年左右首次飞行后,将连续进行多次飞行,以验证其重新启动和快速重新使用的能力。由美国国防高级研究计划局牵头的XS-1(实验航天器,采用垂直发射和水平着陆模式)也计划在2020年完成飞行试验。可以说在中国和美国开发可重复使用的航母是“超过肩膀”。该载体的组合和回收方法不同于Falcon 9.陈洪波说,猎鹰9和传统火箭是串联的。载体的发射模式与传统火箭的发射模式相同,但优选的方法是组合第一和第二平行线。第一阶段是“后退”,第二阶段,辅助车身配备有效载荷舱。在回收时,Falcon 9垂直落在海上平台或土地回收区,第二级回收尚未实现。可重复使用的载体的第一和第二等级在完成它们各自的任务之后将返回到着陆场并且像飞机一样水平地落在跑道上。

SpaceX声称,随着Falcon 9的一流回收,未来的太空发射成本可降低80%。在中国重用车辆的目标是类似的。陈洪波说,载体的设计已经重复使用了20多次。最初的目标是将单位有效载荷运输成本降低到现有成本的五分之一,预计未来将降至十分之一。

除了降低发射成本外,载体的发射周期也将大大减少。 “科技日报”记者了解到,传统火箭的发射时间往往长达数月之久。即使它是在中国很快就知道的小火箭“快艇”系列,准备时间大约需要一周。据陈洪波介绍,该航空公司将在航空领域引入快速检测概念和技术,力争每天飞行一次。

然而,可重复使用的航天器的最终目标仍然是“飞机”,可以起飞和降落在与飞机相同的水平。为了提高大气中的飞行效率,必须使用涡轮发动机,冲压式喷气发动机和火箭的组合。 “科技日报”记者了解到,相关研究已在中国开展。然而,陈洪波说,这项技术非常困难,预计需要15年才能取得突破并拥有工程应用能力。火箭动力形态现在相对成熟。

空间站宇航员不必担心“破粮”

从外观上看,中国可重复使用的航母与传统火箭最显着的区别在于,第一和第二火箭与飞机具有相同的“机翼”。

陈洪波表示,为了实现水平着陆恢复,第一级和第二级需要有飞机机翼,以便为跑道水平着陆提供足够的升力。为此,第一宫与北京航空航天大学航空学院签署了协议,双方将在设计有翼飞船弹性载荷和疲劳载荷谱设计方面进行深入合作。负载设计的优点和缺点将决定运营商的技术进步和承载能力。陈洪波说,这种载荷是指飞机在任务中受到压力的情况。如果负载设计过于保守,则飞机结构太重,承载能力将会丧失。如果它过于激进,结构骨架设计可能较弱并影响飞行安全。为了满足车辆重复使用和高频发射的需要,有必要采用航空航天器载荷设计的技术方法。

第十九次全国代表大会的报告指出:“我们必须瞄准世界科学技术的前沿,加强基础研究,在前瞻性基础研究和领导原创成果方面取得突破。”记者了解到,可重复使用的载体技术代表了世界的技术前沿并且可以驱动。先进材料,先进制造,控制和空气动力学的基础理论研究和技术创新。同时,其应用前景极为广阔。据报道,中国有望在2030年前完成可重复使用车辆的研发和相关飞行试验,并有望成为世界上第一个实现全可重复使用车辆发展的国家。

陈洪波表示,该航母主要面向300至500公里的轨道,可满足未来“快速,可靠,廉价”的航天运输需求。例如,它可以承担未来在中国空间站运送人员和物资的任务,既可以满足军用和民用的有效载荷发射要求,也可以发展太空旅游等民用工业。

可以想象,生活在空间站的宇航员将不再需要担心“破粮”,更多的人将有机会去太空看风景。