【簡(jiǎn)介:】先說(shuō)結(jié)論:目前技術(shù)根本不可能造出來(lái),達(dá)到同樣水平估計(jì)也得至少20年后,但是并沒(méi)必要去做。
我們先來(lái)好好討論下,航天飛機(jī)是個(gè)失敗的項(xiàng)目么?再在其中穿插討論技術(shù)。
反對(duì)派:當(dāng)然是失
先說(shuō)結(jié)論:目前技術(shù)根本不可能造出來(lái),達(dá)到同樣水平估計(jì)也得至少20年后,但是并沒(méi)必要去做。
我們先來(lái)好好討論下,航天飛機(jī)是個(gè)失敗的項(xiàng)目么?再在其中穿插討論技術(shù)。
反對(duì)派:當(dāng)然是失敗的項(xiàng)目。
理由如下:
1. 燒了天量的錢(qián),5架航天飛機(jī)(1981哥倫比亞號(hào),1983挑戰(zhàn)者號(hào),1984年發(fā)現(xiàn)號(hào),1985年亞特蘭蒂斯號(hào),1992年奮進(jìn)號(hào))花了超過(guò)2000億美元,這些費(fèi)用夠維持4個(gè)核動(dòng)力航母戰(zhàn)斗群幾十年了;主要原因在于所謂的可回收大大超出了計(jì)劃,原計(jì)劃單次6000萬(wàn)美元的費(fèi)用飆升了10倍。
2. 航天飛機(jī)過(guò)于復(fù)雜,容易出事,哥倫比亞號(hào)(2003)和挑戰(zhàn)者號(hào)(1986)兩次失事,成為人類史上宇航員傷亡最大的航天事故,每次都死亡7名宇航員。航天飛機(jī)共計(jì)正式發(fā)射135次。
3. 功能實(shí)在有限,只能在近地軌道使用,無(wú)法執(zhí)行大型的項(xiàng)目,比如登月;由于自身重量過(guò)大(78噸),真正的有效載荷只能做到20-25噸。
我認(rèn)為:當(dāng)然不是失敗的項(xiàng)目。
理由如下:
1. 航天飛機(jī)集成了美國(guó)航天各個(gè)技術(shù)頂點(diǎn)
單從推進(jìn)系統(tǒng)而言,目前我國(guó)最強(qiáng)大的火箭是2016年剛剛試射成功的長(zhǎng)征五號(hào),以及人類歷史上最強(qiáng)大的土星五號(hào)火箭,作為對(duì)比。
航天飛機(jī)助推器:全世界最強(qiáng),遙遙領(lǐng)先蘇聯(lián)。固體助推做到了單個(gè)推力1250噸,土星五號(hào)并沒(méi)有助推器,但主發(fā)動(dòng)機(jī)的推力也不過(guò)是700噸級(jí)別。長(zhǎng)征五號(hào)的助推器是液氧煤油YF-100發(fā)動(dòng)機(jī),推力是這個(gè)固體助推10分之一;且自1981年首次發(fā)射起固體助推器可重復(fù)回收(大部分零件),2011年亞特蘭蒂斯號(hào)做完航天飛機(jī)第135次飛行任務(wù)退役時(shí),固體助推器上依然有1981年首次發(fā)射時(shí)的零件;
航天飛機(jī)主發(fā)動(dòng)機(jī):液氧液氫RS-25發(fā)動(dòng)機(jī),土星五號(hào)J-2的1,7倍,中國(guó)最好、長(zhǎng)征五號(hào)上YF-77的3.5倍;這個(gè)主發(fā)動(dòng)機(jī)是可回收的,設(shè)計(jì)回收次數(shù)150次,這個(gè)回收次數(shù)簡(jiǎn)直太無(wú)情;
軌道轉(zhuǎn)移發(fā)動(dòng)機(jī):類似各大火箭的上面級(jí),但也達(dá)到了5噸推力。能做到15個(gè)小時(shí)工作時(shí)間,1000次啟動(dòng)。我國(guó)最先進(jìn)的遠(yuǎn)征二號(hào),公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示2次啟動(dòng)能力,1.3噸推力。
航天飛機(jī)比土星五號(hào)水平都高了一大截,我國(guó)目前計(jì)劃的長(zhǎng)征九號(hào)火箭,要按照土星五號(hào)級(jí)別做,都計(jì)劃到2030年首飛了,跟航天飛機(jī)相比就相距更遠(yuǎn)了,美國(guó)是1965年就首飛了土星五號(hào),1981年就首飛了航天飛機(jī)。
每一架航天飛機(jī)都有超過(guò)250萬(wàn)個(gè)零件,370公里長(zhǎng)的線纜,27000塊防熱瓦,是人類有史以來(lái)造過(guò)的最復(fù)雜機(jī)器,沒(méi)有之一了。
我國(guó)光是推進(jìn)能力的差距,就實(shí)在太巨大。
2. 航天飛機(jī)的技術(shù)反饋奠定了美國(guó)幾十年的航天技術(shù)制霸
航天飛機(jī)雖然2011年遺憾下馬,但它的技術(shù)積累卻一直在被使用。
航天飛機(jī)這種固體助推+液氫液氧主推的推力系統(tǒng),直接被美國(guó)下一代土星五號(hào)火箭-太空發(fā)射系統(tǒng)(Space launch system)拿來(lái)使用,后者已經(jīng)測(cè)試完畢,2018年首飛。
航天飛機(jī)固體助推器回收早在1981年。助推器就是火箭一級(jí)的效果,后來(lái)的Space-X做火箭回收,跟航天飛機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)積累是密不可分的。
去年軌道科學(xué)公司又測(cè)試了一款固體助推器,破紀(jì)錄了,也是在航天飛機(jī)固體助推基礎(chǔ)上改的。
而軌道器(類似飛機(jī)那部分)的回收設(shè)計(jì)也是150次,這部分簡(jiǎn)直是黑科技。
航天飛機(jī)氣動(dòng)很復(fù)雜,尤其是返回大氣時(shí)類似飛機(jī)的外形帶來(lái)很大挑戰(zhàn)。航天飛機(jī)先后用過(guò)十幾種隔熱材料/瓦,它們?yōu)楹髞?lái)獵戶座飛船等的設(shè)計(jì)積累了大量數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。
這幾個(gè)方面,都是很復(fù)雜的技術(shù),我國(guó)目前除了隔熱材料幾乎都是預(yù)研階段。
3. 航天飛機(jī)是一個(gè)缺一不可的大系統(tǒng)
它不僅是一個(gè)超強(qiáng)的火箭,很多系統(tǒng)的綜合缺一不可,蘇聯(lián)在很多分系統(tǒng)上準(zhǔn)備充分,也是傾盡全國(guó)之力,然而在一個(gè)環(huán)節(jié)失敗就最后失敗了,蘇聯(lián)解體后就更不用說(shuō)了。(唯一的暴風(fēng)雪號(hào)在暴風(fēng)雪中被倉(cāng)庫(kù)砸毀了。。。,悲劇)
蘇聯(lián)也為了自家的航天飛機(jī)設(shè)計(jì)了世界上推力最大的能源火箭,推力甚至超過(guò)了土星五號(hào),然而完全沒(méi)用上;
航天飛機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)需要大飛機(jī)背著,美國(guó)用的是波音747改進(jìn),蘇聯(lián)也為航天飛機(jī)設(shè)計(jì)了世界上載重最強(qiáng)的安225運(yùn)輸機(jī),然而也沒(méi)用上;
下面是航天飛機(jī)發(fā)射基地,卡納爾維拉爾角,發(fā)射架一條線蔚為壯觀
航天飛機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)的履帶運(yùn)輸車(chē),自重2400噸,世界最大的履帶運(yùn)輸車(chē)
在這些重要的系統(tǒng)中,我國(guó)的載重運(yùn)輸車(chē)和發(fā)射場(chǎng)應(yīng)該差距不多。但單單一個(gè)能扛得起來(lái)航天飛機(jī)這種重量的大型運(yùn)輸機(jī),估計(jì)也要等很多年了。
所以航天飛機(jī)是當(dāng)年美國(guó)把各個(gè)領(lǐng)域的頂級(jí)技術(shù)集中到一起做出的一個(gè)產(chǎn)品,退役并不代表這些資金的投入沒(méi)有價(jià)值。航天飛機(jī)雖然被雪藏了,它創(chuàng)造的頂級(jí)技術(shù)卻一直存在。
航天飛機(jī)項(xiàng)目先后持續(xù)近40年,NASA里五大中心(約翰遜、馬歇爾、戈達(dá)德、肯尼迪和斯坦尼斯)全程主要負(fù)責(zé),帶來(lái)了大量經(jīng)費(fèi)和科研產(chǎn)出;它的制造商,洛克希德·馬丁,波音,軌道科學(xué)都是世界頂級(jí)的防務(wù)/航空/航天公司,在航天飛機(jī)項(xiàng)目上賺的盆滿缽滿。尤其是洛馬的成長(zhǎng),在航天飛機(jī)項(xiàng)目周期內(nèi)大量并購(gòu)整合美國(guó)防務(wù)公司,現(xiàn)在是全世界最大的防務(wù)/軍火公司。航天飛機(jī)項(xiàng)目消耗了美國(guó)半導(dǎo)體、集成電路、計(jì)算機(jī)、微電子等行業(yè)早期三分之一甚至一半的產(chǎn)品,直接促進(jìn)了美國(guó)這些行業(yè)的崛起,全球領(lǐng)先。美國(guó)的大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)參與的毛毛多,這就不細(xì)說(shuō)了。還有政治和文化價(jià)值。
它的退役也不全是資金的問(wèn)題,有如下很多因素:
a. 其他火箭的競(jìng)爭(zhēng)。航天飛機(jī)運(yùn)力20噸很雞肋,很多NASA培養(yǎng)的其他公司也有不錯(cuò)的火箭產(chǎn)品,比如泰坦、三角洲、宇宙神等,導(dǎo)致航天飛機(jī)很多發(fā)射任務(wù)被搶;
b. 航天需求發(fā)生變化,尤其是國(guó)際空間站的存在,使得近地載人航天任務(wù)變得不再神秘。NASA在把近地任務(wù)部分下放給商業(yè)航天公司,自己重新把眼光放在新一代火箭航天器和深空探測(cè)任務(wù)上。航天飛機(jī)用處減少。
c. 商業(yè)航天崛起,可替代方案逐漸成熟?,F(xiàn)在商業(yè)航天頂起了美國(guó)半邊天,同樣的任務(wù),Space-X、軌道科學(xué)公司的價(jià)格只是航天飛機(jī)的十分之一,航天飛機(jī)就徹底沒(méi)意義了。
所以,我國(guó)當(dāng)然沒(méi)有必要重新做一架航天飛機(jī),性價(jià)比太低,且貌似技術(shù)上20-30年內(nèi)還真很難做出來(lái)。
但并不代表航天飛機(jī)的技術(shù)就不值得做了,它是當(dāng)時(shí)做的太牛了,大家沒(méi)想到會(huì)這么貴!
更何況現(xiàn)在國(guó)際形勢(shì)那么好,冷戰(zhàn)的軍備和科技競(jìng)賽消失不見(jiàn),政治和軍事壓力不大。
我國(guó)的航天投入只是NASA預(yù)算的零頭,只夠?qū)P淖鲚d人航天,那就更難達(dá)到航天飛機(jī)的水平了。人家比你優(yōu)秀,哎,還比你有錢(qián)。
但也沒(méi)辦法,欠的賬太多了,只能先解決一個(gè)個(gè)從0到1的問(wèn)題。
所以更應(yīng)該向中國(guó)航天人致敬!