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可回收重复使用航天器怎么玩?水平起降,降维打击马斯克星舰

  说到可回收重复使用航天器,马上就有人想到马斯克和SpaceX公司的"重型猎鹰"、"猎鹰"9和"星舰",特别是"重型猎鹰"两个助推器重返大气层的过程,有如"神兵天降",感觉特别科幻,这也让很多人误以为马斯克代表人类航天科技的未来,从而对他"顶礼膜拜",以为马斯克真是现实版的"钢铁侠"。但实际上,他的这种回收方式弱爆了。
  这一幕看起来有如神兵天降,但实际上弱爆了
  真正的国家队走的是水平起飞、水平降落的路线,只是因为看起来不如"重型猎鹰"科幻,所以印象分被打了不少折扣,但它们的技术难度,远远超过马斯克的产品。当然,因为水平起飞、水平降落的技术难度较高,所以国家队的可回收重复使用航天器也是分步走的,他们的第一种玩法是垂直起降,水平降落,其中最典型的就是波音公司的X37B。
  X37B垂直起飞,水平降落
  X37B采用宇宙神-5火箭作为运载工具,发射时像普通的卫星、空间站一样垂直升空,在不同轨道上待七八百天之后,再像航天飞机一样水平返回地面,降落在机场跑道上,实现可回收重复使用。而据媒体报道,我国已至少发射过两种类似的可回收重复使用航天器。
  我国已进行过两次天地往返重复使用航天器发射试验
  当然,仅仅只实现X37B这个载荷的可回收重复使用是远远不够的,我国也正在发展运载火箭的回收重复使用技术,其代表就是集束式再入的长征8R。除此之外,还有长征6X、"孔雀"飞行器、"双曲线"二号、RLV-T3、"新干线"一号、"智神星"一号等众多的国家队和民用航天公司的产品。
  长征8R整体集束式回收
  另外,有一种火箭的回收方式不能不提,它就是俄罗斯的"能源"2号,它发射的时候很正常,像其他普通的运载火箭一样垂直升空,但是回收的时候,却张开滑翔翼和起落架,然后像飞机一样降落在机场跑道上。对,整枚火箭水平降落,这个技术马斯克和SpaceX公司可没有。
  能源2号火箭可以像飞机一样水平降落
  能源2号火箭
  而这还只是国家队玩可回收重复使用航天器的第一步,第二步则是"驮载起飞,水平降落",也就是用一架大型母机背着子机,从机场滑跑水平升空,飞抵一定的高度之后,再将子机发射出去,这样的话,回收和可重复使用率达到100%。
  腾云工程可不是科幻小说
  维珍银河公司的"白色骑士"一号、二号,"太空船"一号和二号,在一定程度上可以算是这一技术的雏形,但可惜它们只能在亚轨道玩玩,连卡门线都冲不出去。而马斯克和微软联合创始人保罗·艾伦共同搞的"同温层发射"双体飞机够大,能发射真正的运载火箭和近地轨道航天器,但可惜现在"同温层发射"前景不明,据说要拆了。
  白色骑士二号挂在太空船二号
  同温层发射双体飞机
  波音747发射火箭
  其实无论是"白色骑士"一号、二号,还是"同温层发射",都只是亚音速的母机,真正的国家队的玩法,是采用高超音速的母机驮载高超音速子机,仅母机部分就达到了亚轨道轰炸机的水平,比如我国的"腾云工程"。而外界唯一能够想象的有点类似的构型,就是SR71"黑鸟"驮载D30无人侦察机,另外航空迷们还想象了一个SR75背负空天飞机的方案,这个方案常常被媒体用来"假扮"我国可回收重复使用航天器。
  SR75和SR71
  这张图常常被用来冒充我国的
  其实我国腾云工程母机是这样的
  可回收重复使用航天器的第三步,是水平起飞,水平降落,不仅不需要垂直发射的运载火箭助力,连背着它的母机都不需要了。当然,这种设计非常考验发动机,目前计划采用的方案是组合动力系统,比如我国西安航空动力研究所研制的RBCC火箭基组合动力发动机,将涡喷发动机、超燃发动机和火箭发动机结合在一起,自如应对低空飞行、高空飞行和太空飞行三种工作模式,而这也可能是未来六代机的关键技术。
  借用网友一张图
  说了这么多,国家队的可回收重复使用航天器技术路线高大上得多,它可以实现水平起降、天地往返、重复使用和及时发射等多项关键技术。当然,也不是说马斯克的"重型猎鹰"、"猎鹰"9和"星舰"就一无是处,在商业航天市场,在月球、火星登陆早期,还没建立机场的时候,他的火箭垂直降落技术还是有发挥的空间的,但是在那之后,就是水平起降天地往返航班的舞台了。
  马斯克的设计适用于火星登陆早期

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