中國為什麼不製造航天飛機?

中國為什麼不製造航天飛機?

中國為什麼不製造航天飛機?這要從兩個時期來回答。第一個時期就是“921”工程(中國載人航天)立項時期。第二個時期就是現在。下面咱們分別討論一下。

第一個時期:中國載人航天工程(921工程)決定研製載人飛船而不研製航天飛機的三個原因。

在談原因之前,先簡單說一下中國載人航天工程的歷程和背景。

中國為什麼不製造航天飛機?

T-7A(S2)小型火箭

我國早在1966年7月15日就曾發射一枚小型火箭T――7A(S2)進行了24分鐘70公里的亞軌道飛行,上面搭載了一隻叫“小豹”的小狗,小豹成為了中國第一個上天的英雄動物。在1970年4月24日成功發射第一顆人造衛星之後,載人飛船計劃立刻就被提上日程,我國開始了載人飛船“曙光一號”的研製,由錢學森主持,工程命名為“714”工程(1970年7月14日由毛主席批准實施的)。

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“曙光一號”載人飛船設計圖

當時是模仿美國“雙子星座”載人飛船,計劃1973年由長征二號甲運載火箭首次發射。但由於當時國家經濟基礎薄弱、科技水平低下,工程最終下馬。但工程積累了很多設施和經驗,身為航天主帥的錢學森為後來中國載人航天事業構築起前瞻性佈局:比如說遠洋測量系統(遠望一號和二號船)、遍佈全國的測控網、亞洲最大的風洞等。又過了10多年,由我國著名的科學家王大衍等聯名上書引發的“863”計劃中提到了發展航天技術,代號為863――2,其中載人航天計劃代號為863――205,經過多年論證,專家最後一致通過採用載人飛船方案,而不採用航天飛機方案。1992年9月21日國務院正式立項,中國載人航天工程命名為“921”工程。好了,下面說一下我國在這一時期為什麼不研製航天飛機,而發展載人飛船的原因。

1,中國當時不具備研製航天飛機的技術。

上世紀八十年代初美國的航天飛機登上太空舞臺,它是在錢學森1949年提出的火箭飛機的概念上發展起來的。

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的確航天飛機集火箭、衛星和飛機的優點於一身,既能像火箭一樣垂直髮射,又能像衛星一樣在太空軌道繞地球飛行,

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還能像普通飛機那樣在返回大氣層時滑翔著陸,

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無論從技術發展角度還是重複利用方面看,它代表了當時的發展潮流,還比較經濟划算(重複使用)。但是航天飛機所需的技術太多太難了,比如說固體助推器大推力發動機技術,單枚助推器推力達到1250噸,別說當時,就是二十一世紀的今天我國也沒有這麼大推力的固體發動機。就是準備2030年才首飛的重型運載火箭長征九號上的主力發動機推力才500噸;還有再入大氣層滑翔技術,需複雜的空氣動力控制,美國波音公司的飛機制造技術世界一流,我國當時連支線飛機都造不了,更別說航天飛機了; 還有重複利用技術,防熱隔熱技術,先進複雜的航電控制技術,還有製造發射場巨型運輸設備及著陸機構和相關裝置所需技術等等。所以我國大部分專家認為我國不具備研製航天飛機的技術。

2,中國專家認為載人飛船滿足任務要求,且飛船的安全性比航天飛機高。

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中國專家認為飛船既可搭乘航天員,又可向空間站運輸物資,還可作空間站軌道救生艇用,靈活機動方面甚至勝過航天飛機。在安全可靠性上,飛船結構相對簡單,無需複雜的空氣動力控制面,防熱隔熱方面只考慮返回,而無需考慮入軌段(入軌階段,飛船被包裹在火箭的整流罩內,免受大氣摩擦)。而航天飛機在發射時它的核心――軌道器是和助推器、外掛燃料箱一起裸露在外面的,所以航天飛機需採取特殊複雜的隔熱措施(隔熱瓦和泡沫),但易給安全帶來隱患。因此載人飛船相比航天飛機具有明顯的優勢。

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(工作人員正在檢修受傷歸來的“奮進”號航天飛機)

3,飛船的成本符合中國的國情和經濟勢力。

飛船生產成本低和生產週期短是不言而喻的,且每次發射經費要低於航天飛機的設計預算,而航天飛機無論是造價還是維修費用以及發射場建設都相當昂貴(航天飛機預算設計每次發射五千萬美元左右,可實際上10倍不止),另外正如上面所說,中國連支線飛機都造不了,如何能造航天飛機?中國不具備製造航天飛機的條件,包括技術、工業基礎和經濟勢力。

中國在這一時期,自92年立項以來,載人航天工程進展順利,1999年成功發射首艘無人飛船,2003年10月15日成功發射首艘載人飛船――神舟五號,載著我國首位航天員楊利偉遨遊太空。

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第二個時期:自“挑戰者”號和“哥倫比亞”號航天飛機失事到全部停飛,再到現在。中國不再研製航天飛機的原因昭然若揭。

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1986年1月28日,美國“挑戰者”號航天飛機在升空72秒後在空中爆炸,7名宇航員全部遇難,其中還有一名女教師麥考利芙。爆炸的原因是固體助推器上的一個O型密封圈失效脫落導致高溫氣體洩露引起燃料箱爆炸。這是重複使用不利的一面,固體助推器設計可重複使用100次,所以零部件不可能全部檢查更換,這樣有些零件不可避免會出現問題。特別是一些密封件,不拆除,檢查不了損壞老化程度,只有拆除才能檢查損壞老化程度,但拆除後就必須更換新的密封件,而這樣又失去重複使用的意義。

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2003年2月1日“哥倫比亞”號航天飛機在完成16天的飛行任務返回過程中解體墜毀,機上7名宇航員全部遇難。解體的原因是發射時外掛燃料箱上一塊0.77千克的隔熱泡沫脫落後把軌道器左翼的隔熱瓦砸了個洞,航天飛機帶著這個小洞在天上飛行16天后,在返回降落時與大氣層摩擦的巨大熱量透過小洞進入機體內引起燒燬。這是隔熱瓦防熱的弊端,正如上面所說,由於載人飛船返回艙外表形狀簡單且只在返回時隔熱,返回艙外表面採用固化隔熱材料塗層,在返回大氣層時塗層主動燃燒即燒蝕法來達到隔熱保溫的效果。

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而航天飛機的軌道器、固體助推和外掛燃料箱發射時都裸露在外面,因此發射和返回時都要考慮隔熱問題,又由於它表面形狀複雜,所以不能採用飛船的隔熱方法(你總不能讓隔熱材料塗層燒蝕兩次),美國人採用把軌道器用一塊塊隔熱瓦拼接包起來、外掛燃料箱用隔熱泡沫包起來的方法,相當於給航天飛機穿上一件衣服。

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但由於表面巨大且形狀複雜,所以隔熱瓦只能一小塊一小塊拼接,且隔熱瓦材料也不能太硬,硬了不好拼接,很容易出現裂縫脫落,一旦出現後果不堪設想,這樣每次飛行都要細細檢查,工作量巨大,花費巨大。即使如此也難免出現哥倫比亞號的事故。另外航天飛機是近地軌道飛行器,也不能執行深空探測任務,但未來載人航天發展趨勢必然是深空,而27噸左右的運力可以有花費較少的別的運載火箭實現。所以美國政府和宇航局在權衡利弊之後決定航天飛機全部退役停飛,航天飛機時代終結。

在這種情況下,我們國家還能再研製航天飛機嗎?我國的專家現在是非常慶幸當初正確的選擇和判斷,又怎麼會鼓動國家去研製航天飛機呢?我國專家這種腳踏實地的做法值得我們全國人民尊敬。當然我國也瞄準科學前沿,正在研製神龍空天飛機

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以及可全部重複使用能在任意機場起飛的真正的(比航天飛機只能在返回時大氣層滑翔又先進了)

組合動力飛行器。我們期待早日看到,預祝成功。

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中國組合動力飛行器效果圖


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