近日,我国通过长征二号F运载火箭发射了一款可重复使用的航天器。相较于其他的航天发射,这次发射的新闻报道非常简短,信息有限。不过从中我们依然可以分析出来很多有价值的东西。
关注航天新闻的朋友应该知道,这是我国第四次在航天发射中使用这样的说法。后几次发射中,这款航天器的在轨时间明显延长;并且每次飞行过后,这款神秘的航天器都进行了自主返回。基于这些信息,我们可以认为,这四次发射是关于同一个可重复利用航天器的项目。
可重复利用的航天器有很多种,比如说猎鹰9火箭的一级复用,星舰计划中的一二级复用,曾经的航天飞机也可以多次使用;再比如新一代的载人飞船和货运飞船也可以重复利用;未来规划中的空天飞机,也是可以多次利用的航天器。
考虑到我国这款航天器需要用火箭进行发射,那我们大概可以猜到,这款航天器可能是一款能在轨道上完成多种复杂任务,并且自主返回地球的航天器平台。建造这样的航天器,技术难度是很大的。
根据之前的报道,我国的这款航天器在轨道驻留了二百多天。虽然如今的长寿卫星寿命已经可以达到二十年以上,但是针对返回式的航天器就不一样了,一次运行有几个月的寿命就很长了。返回式航天器的长期驻留,需要面对很多完全不一样的技术挑战,当然和空间站对接的飞船情况大不相同。
这里举个容易理解的技术难点,就是太阳能电池板,卫星在入轨之前,太阳能电池板往往是折叠的,入轨之后展开进行工作,但是展开后太阳能电池板的巨大面积,又不利于返回。所以返回式航天器的太阳能电池板,往往都采取非主流设计,要么可以抛弃,要么就和航天器本身结构融合。
另一个难点就是返回后再利用,一些朋友看到神舟飞船返回地球之后结构十分完整,可能就觉得再利用没有那么困难。但实际上神舟飞船的很多设计都是一次性的,无法再次利用。
在再入时,航天器需要面对极端的高温环境,这种情况下很多结构不得不选择一次性设计,降低技术难度。虽然技术上并不是没有可复用材料来面对再入等极端环境,但是每次再入之后都要进行复杂的检修,航天飞机的隔热系统就是如此。
如果检修过程过于繁琐,而最终的可靠性又不怎么样,那么复用航天器的价值就非常值得怀疑了。最终美国的航天飞机退役的原因,也包括维护成本太高。毕竟航天是一门工程学,不能为了复用而复用,要考虑复用带来的综合价值。
同时我国这款航天器要完成的任务,恐怕也比载人或是货运飞船更加复杂,说不定未来需要承担卫星维修,太空垃圾清理,运输卫星等等复杂任务,这在设计上又是一大挑战。我国多次的成功实验,足以证明我国在可复用航天器的领域,实现了不少突破。
有人把中国的试验性航天器和美军的X37B航天器进行对比,但这个对比是不恰当的。美国这些年加速进行太空军事化,大量发射了军事卫星,还和美国的商业卫星公司签订了大量军事合同,甚至还计划在轨道上布置拦截器。X37B也是这些计划的一部分,它的军事性质非常明显。
虽然同为复用型航天器,在技术上可能有些类似之处。但是把中国的正常发展和美国的太空军事化混为一谈,本身就是偷换概念的行为,这种问题上我们还是要保持客观。
在如今的大环境之下,航天器复用很容易被等同于火箭一级复用,但这个说法是很不准确的。虽然火箭复用技术确实很重要,可以大幅度降低航天发射的成本,这也是我国当下重点研发的领域。但是对于我国来说,只研究一两种航天复用技术是不足的,只有兼顾各个方面的研究,才能真正的成为航天强国。
最近发射的复用航天器,不过是其中的一部分,毕竟航天业成本高昂的重要原因,就是有太多东西只能一次性使用,如果能解决这一点,太空探索会诞生更多的机遇。
这里不妨举一些例子,我国下一代载人飞船就是可复用的,同时月球和近地版本有着高度的通用性,能明显降低载人任务的成本。同时,下一代载人飞船的运力也有明显的提升,能运输更多的人与物资达到太空轨道之中,为任务提供更加灵活的支持。
另一个例子则是实践十九号返回式卫星。返回式卫星是很古老的技术了,但是实践十九这款可复用的返回式卫星就不一样了,它可以降低各种太空实验的成本,使得太空载荷的应用从极少数情况推广到更多的场景之中。并且除了航天科技集团这支国家队在开发可复用返回式卫星之外,民营企业也在开发各种类似的产品。相信在未来,这一定会是一个市场。
而从更遥远的未来去看,空天飞机类领域将会有很大的潜力。虽然从今天的角度来看。空天飞机发射卫星的性价比肯定是不如复用火箭的,毕竟组合动力系统的复杂性是个工程学上的难题。但是如果考虑到其他的任务,比如说极端条件下的科学实验,比如说快速反应的卫星发射,再比如说一些涉及到战略安全的场景,空天飞机都有着巨大的潜能。
作为一个大国,我们在有能力的情况下,应该尝试去开发一些当下前途尚不明确的技术。完成了自然是皆大欢喜,就算没有成功,也可以增加必要的技术储备。大国的科学研究,有的时候不应该过于功利化。
从整体的角度来看,航天全领域的可复用化将会是整体性的大趋势。在探索过程中,人类也必然会尝试各种不同路线的技术,如何把这些技术作用于社会,将会是未来航天发展的关键。
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