今天给各位分享猎户座计划的猎户知识,其中也会对猎户座计划发动机进行解释,座计如果能碰巧解决你现在面临的划猎户座问题,别忘了关注本站,计划机现在开始吧!发动
本栏目由 “ 世界科学 ” 和 “ 赛先生 ”联合出品
2021年3月10日,美国海洋大气管理局的计划机NOAA-17气象卫星在其轨道上突然发生爆炸,爆炸后生成了16个“轨道碎片”,发动这些碎片高速飞离卫星本体,猎户但却又仍留在轨道上,座计将会对航天安全产生巨大威胁。划猎户座实际上,计划机这16个碎片就是发动新产生的16块太空垃圾。
太空垃圾是近些年被提得越来越多的一个概念,指的是在绕地球轨道上运行,但不具备任何用途的各种人造物体,这些物体小到固态火箭的燃烧残渣,大到在发射后被遗弃的火箭末级。
自从人类在20世纪50年代发射人造物体进入太空以来,太空中各类废弃的人造物体越来越多,以至于开始影响人类后续对太空的利用。
空间碎片有什么影响?
全球数十亿人每天依靠卫星数据来让生活更便利,而遗留在太空中的废弃卫星就成了太空垃圾,污染着太空环境。随着各国太空 探索 的脚步越走越远,太空垃圾的数量逐年递增,所带来的问题也越发突出。太空垃圾与温室气体、核废料存储等问题一样,短期内对人类的影响不大,但如果长期得不到处理,会对人类 社会 产生巨大影响。
首先, 它们有撞击其他航天器的风险。由于太空垃圾以轨道速度运行,动能巨大,若与它们相撞可能会损坏尚在运作的航天器:10厘米以上的大碎片,撞击到航天器会直接造成航天器解体;1 10厘米的中碎片,很难被监测到,撞击到航天器会造成部分功能损失或失效。这些碎片也会威胁到宇航员的生命安全。
其次, 每年约400个空间碎片会再入大气层,其中有部分经大气层时未完全被烧毁,陨落到地面会对安全造成严重威胁。
第三, 虽然有相当一部分太空垃圾最终坠入地球大气层烧毁,但据估算,现在仍有超过4500吨的太空垃圾残留在轨道上。随着太空垃圾急剧增加,航天器频轨资源短缺,当密度达到一定程度时,太空垃圾会布满近地轨道(LEO),令人类在数百年内无法进行太空 探索 。
第四, 太空垃圾的数目与日俱增,而且不同的垃圾会在各自不同方向和高度的轨道上运转,想要将它们回收或是控制不仅难度大,而且成本高。
事实上,早在1978年,美国宇航局(NASA)科学家唐纳德·凯斯勒(Donald Kessler)就提出了凯斯勒综合征理论,即低地球轨道上的碎片和其他人造物体造成的太空污染将会继续增加,并导致卫星碰撞的风险增加;当某一轨道高度的空间碎片密度超过一个临界值时,将发生碎片链式撞击效应,产生一系列潜在的卫星碰撞的多米诺骨牌效应;链式碰撞过程将造成该高度轨道资源的永久破坏,彻底不可用。
近地轨道是距地球表面2000公里以内的空间区域,
大多数空间碎片位于近地轨道上
针对空间碎片,目前怎么办?
空间碎片数以万计,且分散于不同的轨道,即使发射航天器去抓取,也只能一个轨道一个轨道地利用交会对接的方法接近碎片进行清理,这是目前技术可行的方案。但面对不同轨道高度、不同轨道倾角的几十万个碎片,目前的技术和资金是任何一个国家都无法承受的。
因此,目前针对空间碎片只是处于一个监视的阶段。主要采取的方式是当发现空间碎片会对卫星产生碰撞危险时,采取被动避碰策略。对10厘米以上较大尺寸的空间碎片,采取持续观测、编目预警和及时躲避等被动规避措施;但对于1~10厘米的空间碎片,它们既难以编目又难以防护,造成的危害较严重,目前还没有找到更好的解决方案;对于尺寸1厘米以下的空间碎片,主要施行卫星表面防护措施。
不过,随着卫星在民用和商用领域的不断拓展,卫星的发射数量明显增加。 未来几年,卫星的数量将增加一个数量级,也将出现多个由成百上千颗卫星组成的巨型 星座 。 这些小卫星在失效后将成为新的空间碎片;即便现在就开始停止所有发射,碰撞仍会产生新碎片。新的发射窗口将被一步步压缩,科学研究卫星也将不得不置于更遥远的轨道,因此被动的处理方法将导致航天器的研制、发射和运维成本急剧增加,对空间碎片采取主动处理成为不得不考虑的选择。
主动清除空间碎片的方法
稳定轨道环境的唯一方法是主动清除,我们需要开发新技术,在避免产生新碎片的同时清除已有碎片。通常,离地球越高,大气越稀薄。对于近地轨道的卫星,不用特别处理,它们早晚会在大气阻力作用下坠入大气层烧毁;空间站的运行高度是三四百公里,在这个高度上仍有空气阻力,碎片几个月到几十年内就可以逐渐减速坠入大气层。这也是为什么卫星和空间站过一段时间就要提高运行高度的原因。
不过,对于一千公里以上的碎片,大气阻力几乎忽略不计,碎片几百年几千年内都不太可能掉下来,这就需要想办法让碎片离轨坠入大气层。 主动清理空间碎片的方法有两种 :一种是接触式的,如机械臂抓,网捕等;第二种是非接触式的,如激光推移、离子束推移等。不管何种方法,其目的都是让碎片离开当前轨道。
捕获移除方式 由地面操控航天器施行清除,通过直接接触对碎片产生作用力,拖动其离轨,目前可使用的抓捕方案较多,如机械臂、飞网、飞矛、飞爪、鱼叉等。这种捕获方式简单易行,成功率较高,也较为成熟,是工程应用近期可实现的方式。这种方式不仅可用于移除空间碎片,也可用于捕获在轨运行卫星,具备太空对抗应用潜力。不过,这些技术到工程应用也还需几年。
电动力 绳 系离轨 这种清理方法以电动力绳系航天器为基础, 通过其电动力缆绳释放捕获器对非合作目标实施准确、可靠捕获,之后利用电动力绳系切割磁感应线产生电动力,使组合体减速降轨,再入大气层烧毁。该方法由于磁场限制,目前只适用于近地轨道碎片的清除,且存在系绳易断裂或难以释放等问题,在轨技术验证仍不成熟。
激光推移离轨或清除 对于尺寸稍大的空间碎片,利用高能脉冲在碎片表面照射产生“物质燃烧流动推力”,从而改变碎片的运行轨道,实现降轨后再入大气层;对于微小型空间碎片,利用激光光束能量极高的特点,直接用高能连续光波冲击碎片使其汽化焚毁。该方法操作简单, 响应快速,可无限重复使用,能进行远距离、非接触清除,成本低,可以清除多种尺寸空间碎片。虽然该方法目前的技术能力有限,但也有了很大的发展, 从长远看,该技术是最有前景的 。
增 阻 离轨 通过粘着泡沫、膨胀式气球、折叠阻力帆等增加碎片的大气阻力,从而降低速度离轨。增阻离轨针对不同特性碎片需要选取不同方案,泡沫、气球等物易因操作不当导致产生新的空间碎片,使得清除效率降低。
空间碎片清除技术仍处于在轨演示验证阶段
为应对日益严峻的空间碎片问题,各国积极开展空间碎片清除技术研究。美国、欧洲和日本的空间碎片主动清除研究起步较早,已提出了各自的碎片清除方案,部分关键技术已开展在轨演示验证,但当前的发展水平距离实际应用还有差距。
欧洲空间局“清洁太空”计划 2019年12月,欧洲空间局(ESA)委托瑞士初创公司“清洁太空”(Clear Space)进行碎片清除研究,该计划于2020年3月启动,并于2025年发射航天器清理ESA位于轨道上一块碎片——织女星火箭二次有效载荷适配器(Vespa),这一碎片重约100千克,大小跟一个小型卫星相当,形状相对简单且结构坚固,非常适合成为首次清理任务的目标。此外,ESA还将于2023年发射e.Deorbit航天器,演示验证大型报废卫星移除技术,目标是2012年已停用“欧洲环境卫星”,拟采用的移除方案包括机械臂、飞网、离子束等。
美国宇航局“猎户座”计划 1993年,美国宇航局(NASA)提出利用地基脉冲激光器清除近地轨道垃圾的“猎户座”(ORION)计划。“猎户座”计划采用30kW的地基激光清除近地轨道上1 10厘米尺寸的空间碎片。2014年,“猎户座”计划将重点从地面激光器转移到天基激光器。天基激光器可以使用较小的光学元件和激光,并可用于地球同步轨道(GEO)。不过,天基激光器的研究依然要依靠地基和机载的试验成果来进行。
日本宇宙航空研究开发机构“商业碎片移除”演示项目 2017年9月,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)发布空间碎片清除系统共同研究委托公告,旨在征集空间碎片清除方案,清除处在700 1000千米轨道高度的大型碎片,计划在十年内以低成本完成系统研发并商业化。2020 年初,日本宇宙尺度公司拿下JAXA商业碎片移除演示项目(共两个阶段)第一阶段的合同。该阶段是在2023 年3 月31 日前发射一颗演示卫星,逼近日本H-II A 火箭的上面级;第二阶段是在2026 年3月31 日前完成对火箭上面级的对接, 并加速其离轨再入大气层。
我国空间碎片清除发展进入快车道
近年来,我国在空间碎片主动清除方面取得了长足发展。2016 年6 月, 我国发射自主研制的“遨龙一号”空间碎片主动清除飞行器。 遨龙一号通过伸出的一只机械“手臂”对空间碎片模拟器进行抓捕,开展了空间碎片非合作目标探测、识别、跟踪与操作等在轨试验,为后续非合作目标在轨捕获创造了基本条件。
由于空间碎片可能处于翻滚状态,而空间光照为平行光,对碎片进行视觉观测时,视场内的碎片目标明暗对比强烈,且翻滚运动使得对目标的相对测量面临极大挑战;同时,大型失效卫星上安装的帆板、天线等组件,会随动翻滚,逼近捕获中容易发生碰撞,自主安全逼近面临极大挑战;第三,对于翻滚状态目标的抓捕,很难抓稳、抓准,还容易导致抓捕卫星本身失稳,同样也面临着极大挑战。 因此需要研究新的空间碎片制导、导航与控制 (GNC) 系统, 才能更好地为空间碎片接近、绕飞、停靠与抓捕等任务提供支撑。
2020年1月,由 上海航天控制技术研究所刘付 成研究员 领衔的团队以“主动碎片清除微纳GNC系统技术” 获得了2019年度国家技术发明奖二等奖 (也是2018年度上海市技术发明奖一等奖)。如前所述,现在空间碎片数量众多,主动捕获清除必须满足经济、高效的需求。微纳卫星具有研制成本低、周期短等优势,因此,基于微纳卫星的大碎片捕获与清除,是国际公认的最迫切、最高效的方案。但是,微纳卫星的重量、功耗、尺寸受限,能够安装的敏感器、捕获装置等都面临微型化要求,相比大卫星,测量、捕获能力受限。
团队针对资源受限下的翻滚碎片测量、规划、逼近与捕获控制等核心难题,经过十年持续攻关,形成了一整套创新成果。
比如,发明了碎片目标表面的角点、圆环、线条等多类特征的组合动态跟踪方法,解决了资源受限下的翻滚目标超近距离视觉测量问题;
发明了自主逼近安全路径的简化快速规划方法,解决了天线、帆板等多障碍物随动翻滚下的防撞安全接近问题;
发明了能够自适应估计与补偿外界干扰的跟踪与控制方法,解决了旋转和平动同步下的碎片目标稳定跟踪和柔顺捕获难题;
发明了多视场融合立体视觉敏感器、三轴集成微飞轮等产品,满足了碎片清除微纳卫星对测量和控制产品的高集成、高效能需求。
主动碎片清除微纳GNC系统技术成果可以有效提高航天器在轨捕获碎片时测量与控制的稳定性、精准性和自主性。该技术在多个航天器型号中得到应用,大幅提升了我国微纳航天器的精确测量、自主规划、耦合控制、融合集成水平,并为我国后续相关型号任务奠定了扎实的技术基础。
总的说来,我国在空间碎片清除领域处于技术验证阶段,众多高校和科研院所正不断加强对空间碎片捕获清除相关技术的研究力度,形成了大量研究成果,预期未来会涌现出大量关键技术飞行验证计划。
我国将主动承担起空间碎片处理责任
2020年9 月18 日, 2020年宇航领域十大科学问题和技术难题 在2020 年中国航天大会上由中国科学院院士、中国航天 科技 集团有限公司研究发展部部长王巍发布, 其中一项就是“空间碎片清除中的核心技术” :“空间碎片清除是当前及未来航天任务必须面对的重要问题,发展该项技术,既是保护空间资产、维护人类空间安全和资源需要,也将促进相关高新技术创新发展。”
事实上,空间碎片清除能 产生巨大的价值 :
在经济方面,如果能明确某一需要清除的碎片所有方,可以通过商业付费来清除该碎片,形成空间碎片清除的产业化运营;
在军事方面,空间碎片清除正构成一个可怕的挑战,一旦发生战争,该技术将可以清除敌方卫星,直接用于空间对抗活动,这也是世界各国都高度重视、积极发展主动清除技术的重要原因。
对于我国来说,一方面应当主动承担起空间碎片处理的责任,另一方面也应发展多种清除技术,在未来的技术竞争中占据主动。
看看如今我们地球同步轨道区域的图像,太空碎片围绕地球形成了“行星环”。科幻电影中,落魄的星球表面,被各种太空垃圾包围,而 科技 发达的星球表面,则是壮丽的星际舰队护卫。相信大家都不想我们的地球被大量的太空垃圾包围,那么就请你帮忙想想有些什么方法可以把太空垃圾清除掉吧,比如,是否可以发射一个超级黏的卫星,把碎片都黏起来呢?或者用强力磁铁把碎片吸住?大家一起脑洞大开地发挥想象吧……
地球同步轨道区域(约36000公里)图像,
大约95%的物体是空间碎片,即不是功能性卫星
如今,我们通常认知的航天火箭之所以能够起飞升空,靠的是让能源在火箭发动机内转化为动能,形成高速射流排出而产生巨大推力。这个过程相当繁琐,但从效果来看,它就跟鞭炮差不多,基本原理都是利用反冲运动。然而在 历史 上,有人一早就提出过一个疯狂的假设:假若尽可能地增大推力,那么航天飞行器的速度是不是也可以无限加快?或者用一种比较“极端”的角度来考虑这个问题:干脆以“爆炸”来代替燃料燃烧来给航天飞行器提供推力,后者就可以像子弹一样弹出去了,这样一来岂不省时省力得多?
这种构想最早由俄国物理学家尼古拉·科巴基奇于1881年提出,3年后,德国工程师赫尔曼·甘斯文特在提出相同理念的同时还将其进一步细化,使得整套方案看上去更加可行。按照通常逻辑,爆炸物的威力越大,爆炸时产生的推力也就越猛,自然能够为航天飞船提供更大的加速度。在长达几十年的时间里,无数科学家一直致力于寻找一种体积小、威力大且成本理想的爆炸物来落实这个构想,然而直至20世纪30年代,在人类已知的科学范畴内,根本没有一种爆炸物能够满足要求。不过这种窘境并没有持续多久,随着原子弹的问世,科学家们终于找到了答案。
有趣的是,对“通过核爆为航天飞船功能”方案的研究,最早开始于一群数学家。1946年,美国科学院院士斯塔尼斯拉夫·乌拉姆首次提出了核动力总和方案,次年,多位世界顶级数学家利用计算对整个过程做了模拟与研究,最终,这些专家大多认为这套方案可行。随着美苏冷战的主战场由地面转向太空,尤其是在苏联人占据先机的情况下,美国更想一次性搞一个足够大的新闻一举扭转局势。于是就在1958年,美国军方牵头成立了一个项目组,计划制造一艘巨大的航天飞船,携带100吨各种设备和物资,在1970年时一次性将至少40名宇航员直接送到火星、木星或是土星。
这艘“巨大的飞船”有多大呢?根据描述,它大概有60层楼高,若以咱中国普通民居的普遍层高来衡量,那么这艘飞船至少也有近170米的长度,跟一艘驱逐舰差不多。而根据资料来看,这种飞船应该会十分“胖”——其尾部的推进盘直径可达41米。如此臃肿的外形可不仅仅是为了携带大量设备物资和航天员,它还要带着整个计划的关键部分——约2万枚小型核弹。当飞船需要提速时,宇航员便会激活核弹,后者在爆炸时产生的高温能够将固态物质转化为高热等离子浆,当等离子向四周扩散时便会对飞船尾部的推进盘产生撞击,从而生成推力。一连串的核爆会不断加强这个过程,在充分加速后,飞船往返火星只需125天。
这便是美国 历史 上著名的“猎户座计划”,倘若抛开立场,单从人类发展的角度来看,倘若“猎户座计划”成为现实,那么这对人类文明由“星球文明”向“星际文明”转变将大有裨益。然而,计划还没能展开,它就因一些客观因素而夭折。
1963年8月,美、苏、英在莫斯科签署《禁止在大气层、外层空间和水下进行核武器试验条约》。要命的是,“猎户座计划”恰恰是美国军方搞的,其性质根本说不明白。美军自然不想半途放弃,于是撺掇NASA(美国国家航空航天局)合作,这样一来,“猎户座计划”就可以打着“和平发展航空航天事业”的旗号继续进行了。谁料后者毫不犹豫地拒绝:一个“阿波罗计划”就够扯淡了,你当搞航天是在你家院子里骑自行车呢?无奈之下,“猎户座计划”只能宣布关闭。
这还不是最精彩,有趣的是,在美国的星际旅行尝试失败没多久,英国人就耐不住了。或许是太急于在国际 社会 上刷一波存在感,这个前任世界头号强国居然提出了比美国更具野心的一套计划。
20世纪70年代,英国星际学会在对“猎户座计划”进行反复研究后提出了升级方案:他们不再用引爆核弹的方式制造推力,而是设计一台特殊的发动机,令氢核和硼-11等在其中频繁地进行核聚变反应。在磁场的引导下,产生的等离子体将沿一个方向集中排出,从而产生巨大无比的推力。值得一提的是,这种反应虽然产生能量的效率较低,但却不产生γ射线和中子,通常被认为比较清洁。英国科学家计划以这种方式将飞船加速至光速的12%,而他们的目的地也比美国人远得多——通过最多50年的飞行将宇航员送至约6光年外的巴纳德星系。
别的不说,光飞行器本身就十分科幻。按照英国人的设想,“代达罗斯计划”的飞船总重量将达到5.4万吨,其中推进装置就占约5万吨。而要把这艘飞船加速至光速的1/8,若按每秒钟250次聚变反应的频率来算,这个过程都将持续整整4年。除此之外,支撑这个计划无疑需要大量核燃料,例如He-3等,这些在地球上的储量相当有限。为了把飞船送到巴纳德星系,英国人还必须先想办法从月球上挖到足够的He-3,难度之大可见一斑。不仅如此,他们还不得不发明一种特殊材料,使其能够扛得住绝对零度和1300 的高温。
毫无疑问,这些计划显然是不现实的。在“阿波罗11号”成功登月后,美国人在冷战太空竞争中的虚荣心得到了极大满足,烧钱又没谱的“猎户座计划”自然就不讨喜了。至于英国,所谓的“代达罗斯计划”流产的原因就更简单了,俩字——没钱。
根据俄罗斯《观点报》在2021年2月15日的消息称,俄罗斯正式拒绝了美国的“重返月球”计划邀请,转而宣布将与中国联合建立月球科研站。目前,俄罗斯与中国的航空界人士正在研究该项目的技术实施问题。这意味着,随着俄罗斯的选边站,新世纪登月太空竞赛格局正式形成。
第2次世界大战结束后,美国与苏联两个大国展开了航天领域的竞争。在1995年时,苏联在航天领域是领先于美国的,他们率先发射了人造卫星,又向月球发射了几个探测器。但是随着苏联重型火箭计划几度受挫,以及苏联航天核心科学家科罗廖夫不幸辞世,苏联最终在登月大战中落败。
但是不得不承认的是,苏联依托“礼炮”系列和“和平”号国际空间站项目,在长时间载人航天领域经验非常丰富。至今俄罗斯航天员仍然保持着太空停留时间最长,出舱行走次数最多的世界纪录。中国载人航天起步较晚,并且由于诸多的原因无法参与国际空间站的使用。所以俄罗斯拥有的宝贵经验,对解决未来月球轨道空间站和永久居留月球科考站有着极为重大的意义。
之前俄罗斯公布了新一代的载人登月计划,计划表明,俄罗斯宇航员将在2031年完成登月。但是俄罗斯登月计划面临的最大的问题有三个:
没钱、没钱、还是没钱
目前俄罗斯新一代载人航天器依旧只是草图和模型,并且俄罗斯缺乏能够承载几十吨重量进入月球轨道的重型火箭。现在看来,登月的费用将不低于300亿美元,而2017年俄罗斯宇航局的预算只有30亿美元,单凭目前俄罗斯一家的力量完成登月计划是非常困难的。
目前看来,中国的航天技术虽然与美国还有一定的差距,但是在世界范围来看依然属于前列。其中4项俄罗斯极为缺乏的技术突破,也成了中俄此次登月合作的基石。
月背探测与通信中继
由于月球与地球潮汐锁定,使得月球有一面一直正对地球。这使得月球背面的探测器与地球之间的通信会被月球本身阻隔,这也是限制月球背面探测的主要原因。
但是中国通过“鹊桥”通信中继卫星,使得玉兔2号探测器在月球背面持续探测。虽然美国成功进行了阿波罗登月计划,但是目前月球背面依旧是一片处女地。如果可以完成月背载人登月 探索 任务,这将不是对航天界已有成果的简单重复,而是一项全新的创举,意义非凡。
月球轨道自主对接
苏联发射了几次可返回月球探测器,都只带回了数量很少的月球土壤。归根结底在于苏联没有掌握月球轨道器自主对接技术。相对于中国使用上升器和着陆器组合体采集月壤,在轨道中对接,再使用返回器运送月壤的计划,苏联人的方式则简单粗暴得多。由于自动化技术的缺失,他们的上升器直接返回地球,虽然带回的月壤数量大幅下降,但是这样就避免在月球轨道上进行对接。
目前中国嫦娥5号月球探测器,对于空间无人对接技术的突破,弥补了俄罗斯在自动控制方面的劣势。为未来的国际科学月球站的无人建造工作和无人飞船货物补给任务奠定了基础。
新一代载人飞船
目前从世界范围来看。中国,美国,俄罗斯和Space X都提出了自己的下一代载人飞船。除了space X,其他三家的下一代载人飞船都考虑了未来可能进行的月球任务。
但是从进度上来看,美国的“猎户座”飞船目前进度严重滞后于计划,俄罗斯的“联邦”飞船连实验机都还没造出来,而中国的新一代载人飞船已经在去年完成试飞任务,并且进行了一次轨道空投实验。
不仅如此,根据洛克希德马丁公布的消息,猎户座计划最终总成本估计为2,170亿美元,这远远超出了美国的预期,这也是为何目前猎户座飞船陷入停滞。如此庞大的经费需求,对于现在的俄罗斯来说,是一个不可能完成的任务,所以与中国在登月计划上进行合作,有助于俄罗斯节约资金,转向月球科考站和环月空间站技术的研发。
重型火箭技术
之前俄罗斯提出了“叶尼塞”超重型运载火箭,该型火箭可以将27吨的物资运往月球轨道,并且计划在2028年进行试射。但是今年年初俄罗斯媒体宣布,“叶尼塞”火箭计划正式下马,今后将不再为该项目提供任何资金。
除却“叶尼塞”火箭,目前俄罗斯正在开发的新式重型火箭名为“安加拉a5”。该火箭与我国长征五号十分相似,它的近地轨道运载能力25吨左右和长征5号基本一样,不过它的地球同步轨道运转能力只有长征五号的一半——7吨左右。
之前俄罗斯的计划是使用4枚“安加拉”运载火箭。将一个有人驾驶的宇宙飞船、一个月球登陆返回舱以及两个氢氧助推器运送至地球轨道。这4个单元将在地球轨道上完成组合,最终完成载人登月返回的任务。但是明眼人一看就知道这种多枚火箭组合式任务失败率极高,再加上俄罗斯航天界传统的高故障率风格,如果真的使用4枚火箭完成一次载人登月,这无疑是一场灾难。
而中国在长征5号运载火箭多次成功之后,下一代重型火箭技术也正式提上了日程。根据航天 科技 集团一院的消息,中国航天的下一代火箭直径将达到10米,从尺寸上来说,并不亚于美国当年的土星5号重型火箭以及目前美国正在研制SLS火箭。
目前已知的是重型火箭10米及直径过渡环研发成功,燃料储存箱、超大型弯管、新型隔热层技术、分离气囊技术等子项目先后突破,项目推进符合计划。该运载火箭的最终技术指标为近地轨道运力不小于140吨地月转移轨道运力不小于50吨,地火转移轨道运力不小于44吨,运力指标全面超越土星5号,完全满足月球计划的火箭需求。
从目前已有的技术水平来看,在中国有俄罗斯联合的载人月球探测、月球空间站以及月球表面科考站建立任务中,中国将提供新一代载人飞船、重型火箭、自动控制技术和资金等方面的支持。而俄罗斯将在空间站建设、长时间滞留太空航天员心理及生理变化以及低重力条件下突发情况解决方法等方面提供宝贵的经验。
2019年10月31日,中国航天 科技 集团宣布,中国将在本世纪中叶建成地月空间经济区。在2030年完成基础问题研究,突破关键技术;2040年,建成高可靠性、低成本、航班化的航天运输体系;到本世纪中叶,完成月球永久居留科考站和月球轨道大型空间站建设。随着新一代载人飞船以及下一代重型火箭技术的进步神速,再加上与俄罗斯航天界的精诚合作,30年之后月球之旅,能否像当下的出国 旅游 一般逐渐走进千家万户?兔子还是非常期待的。
北京时间2019年7月2日19点, NASA的猎户座飞船成功进行了发射中止测试——猎户座飞船被发射到距离地面约6英里的高空,然后触发中止程序,中止发动机点火,将乘员舱与火箭分离,最终在姿态控制发动机的帮助下乘员舱安全落入大西洋,整个测试过程大约历时3分钟。
随后,2019年4月2日,NASA局长吉姆·布里登斯廷在2020财年预算请求听证会上提出,将重返月球计划提前到2024年,进而实现2033年登陆火星的目标。
据公开资料显示,NASA新的登月计划名为阿耳忒弥斯计划。在希腊神话中,阿耳忒弥斯不仅是月亮女神,还是太阳神阿波罗的孪生姐姐。按计划,NASA将在2024年送一名男宇航员和一名女宇航员上月球。如果不算嫦娥姐姐的话,这名女宇航员小姐姐将成为踏上月球的第一位女性。
猎户座飞船是NASA研发的新一代载人航天器,与太空发射系统、深空门户共同构成NASA未来深空探测的支柱,关系着美国的重返月球计划和登陆火星计划。毫无疑问,这次测试的成功意义重大。“发射升空是登月过程中最困难和最危险的部分。本次测试模拟了猎户座飞船在飞行上升阶段可能遇到的最具挑战的情况。事实证明,面对最严苛的紧急情况,猎户座飞船具备良好的发射中止能力。这让我们向阿耳忒弥斯登月计划又迈出一大步。”休斯顿约翰逊航天中心猎户座飞船项目负责人马克·基拉西奇如是说。
随后,NASA局长吉姆·布里登斯廷在推特上表示,本次测试的成功让NASA离登陆月球,乃至登陆火星又更近一步。
1961年人类才第一次乘坐宇宙飞船“东方一号”进入太空,时间维持了一个多小时,虽然时间很短,但是还是迈出了人类 探索 宇宙的第一步;而到了1969年,三个宇航员成功登上了月球,他们乘坐的土星五号火箭至今仍然是地球上推力最大的火箭之一,仅次于前苏联的能源号运载火箭,起飞重量可以达到3038吨,总推力可以达到3400吨。
这个推力和运载力到底有多强呢?这么说吧,现在美国还未完全研发成功、正在全新研发的太空发射系统(SLS)的推力也仅仅和土星五号相当,你要知道二者的研发时间已经间隔了50多年,看到这里你是不是觉得人类在运载火箭方面的进步是不是有点慢了。
其实在 历史 上美国曾提出过一个更加疯狂的宇宙飞船计划,它的运载力将是土星五号的数倍乃至十几倍!可以将40个人一次性运载至火星甚至土星。
除此之外,之所以称这个计划非常疯狂,除了惊人的运载力之外,还有这个计划提出的时间也非常早,这个计划到底是什么?既然当初提出了,为什么现在不提了?又是为什么终止的呢?接下来就一起了解下美国在 上个世纪50年代提出的猎户座计划。
上个世纪40年代末开始,美苏两国就开始了冷战,这种冷战的领域是全方位的,自然也就包括了 科技 和宇宙开发 ,毕竟在那之前,人类对宇宙的开发仅限于神话故事和天文观测,火箭理论也属于刚刚提出不久的全新理论。因此谁要是在宇宙开发领域迈出第一步,谁就在关键的 科技 领域压对方一头,因此美苏两国在50年代对于宇宙 探索 领域投入很大。
为了展示自己在 科技 方面的实力,美国在1958年提出了一个非常疯狂的飞船设计计划,名字叫做 猎户座计划 ,当然这和现在美国正在执行的重返月球的 猎户座飞船 根本不是一回事。
他们最初的设想是, 这个飞船重量大约在1万吨左右,可以将40个宇航员一次性运往火星和土星,而且前往火星的时间仅仅用时125天,而且在美国科学家的设想中,1970年,这个猎户座计划就可以将宇航员运往土星!
这可比现在所有的火箭和飞船都更加强大, 归根结底在于这个猎户座计划的飞船的动力十分神秘。
常规的火箭都是采用化学燃料作为推进剂,即使是强大如土星五号也是如此,但是猎户座计划则采用了一种听起来特别难以想象的动力,那就是采用 数万颗核武器接连引爆 作为飞船的推进动力!
在计划中,整个飞船有60层楼的高度,可以说和一座小山差不多,重量有一万吨,飞船会携带有2万枚小型核弹,而且动力也不是持续输出的,而是采用每隔一段时间引爆一颗核弹,以此提供脉冲式的能量来源。
当飞船升空后,下一颗核弹将在飞船后部引爆,喷射出向四面八方喷去的等离子体,在飞船后部,会有一个金属推进盘,核弹引爆后的等离子体以极高速度和能量冲击到金属盘上,给飞船提供前进的强大动力,以此推进飞船前进。
当然由于核爆瞬间爆发的能量极其强大,飞船后部的金属盘上会有一种专门设计的能量吸收装置,然后就能量再释放出去,提供给飞船持续不断的能量。
这个猎户座计划之所以震撼,在于它的几个特点:
1、提出时间很早,在它提出的时候,人类第一个载人宇宙飞船还没有成功,因此并不存在技术路径提出时间太晚的问题;
2、起飞重量数倍于常规燃料火箭,运载力惊人。
但是令人奇怪的是,如今60多年过去了,我们几乎没听过这个核武器推进动力计划的消息,原因是它早就终止研发了。
猎户座计划在1958年提出,提出的时间还是比较早的,但是到了1965年,这个比阿波罗登月计划还雄心勃勃的宇宙 探索 计划就被终止了。原因是多方面的:
1、既然是通过核武器爆炸的方式提供动力,那么在地球上发射时,也会引爆核武器,在离开大气层之前,也会不断引爆核武器,这会给地球环境带来巨大的核污染。
2、1963年,国际上美国,苏联,英国等国家通过了一个禁止大气层核试验的条约,这在一定程度上也使得这个计划终止。
3、1961年,也就是美国提出猎户座计划之后仅仅3年,前苏联就发射了第一个载人宇宙飞船,加加林第一个登上了太空,这个史无前例的成就使得前苏联在太空竞赛领域领先于美国。
因此当时美国NASA把绝大部分精力都放在了 更可能实现的阿波罗登月计划上 ,1965年,美国空军曾要求NASA一起研发猎户座计划,但是NASA以资金已经全部投入阿波罗计划为理由拒绝了,猎户座计划自然也就在那一年终止了。
如今50多年过去了,猎户座计划再也没有重启过,而即使是美国最新研发的太空发射系统(SLS),采用的能量来源也是常规的化学燃料,当然运载力和50多年之前的土星五号也没有明显的巨大提升。
你觉得随着人类 探索 宇宙的脚步越来越远,一旦要开始 探索 太阳系之外的宇宙空间,具备更快速度、更大运载力的核武器推进飞船系统会有重启的可能吗?
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