可重復(fù)使用的航天器，讓“太空旅游”成為可能？

Callejon

成本，這是全球發(fā)展太空經(jīng)濟的最大難題。如今，打下成本的最好策略，就是使用可重復(fù)使用航天器。

5月8日，據(jù)新華社報道，于2022年8月5日，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，運用長征二號F運載火箭發(fā)射的可重復(fù)使用試驗航天器，在軌飛行276天后，成功返回預(yù)定著陸場。

▲ 圖注：我國可重復(fù)使用試驗航天器成功著陸

此次試驗的圓滿成功，標志著我國可重復(fù)使用航天器技術(shù)研究取得重要突破，后續(xù)可為和平利用太空提供更加便捷、廉價的往返方式。

事實上，這并非國內(nèi)首次見諸報端的可重復(fù)使用航天器實驗。據(jù)新華社2020年9月4日報道，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心，利用長征二號F運載火箭，成功發(fā)射一型可重復(fù)使用的試驗航天器。這是長征二號F運載火箭第14次執(zhí)行發(fā)射任務(wù)。

相比之下，本次實驗的在軌運行時間大大增長，從2天延長到了276天。在業(yè)內(nèi)看來，這意味著整個飛行過程中可能做了更多空間實驗與科學任務(wù)。更直接顯示出，相關(guān)技術(shù)正越發(fā)成熟。

中國科技新聞學會太空文化傳播青少年工作委員會委員王君毅告訴出行一客（ID：carcaijing），如果突破了可重復(fù)使用載人航天器的關(guān)鍵技術(shù)，這對未來我國太空旅行的可能性和低成本化都有著重大意義，同時在科學研究，商業(yè)化產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域都將帶來新的模式。

在業(yè)內(nèi)看來，雖然目前公開資料并未提及該航天器是否為載人航天器，若未來發(fā)展成類似于航天飛機一樣的載人項目，我國航天員則多了一種上天空并重返地球的新交通工具。

一旦可重復(fù)使用技術(shù)實現(xiàn)突破和普及，未來能用于亞軌道和地球軌道的太空旅游，甚至可以發(fā)展為地球上點對點的人與貨物的極速運輸。

可重復(fù)使用意義何在？

顧名思義，可重復(fù)使用航天器可以多次進行太空旅行，不僅在極大程度上降低發(fā)射成本，而且打破“執(zhí)行一次任務(wù)后就毫無用處”的慣例。既能夠航空也能執(zhí)行太空飛行，可以較長時間在軌運行，也可完成任務(wù)后自由往返于地球與太空，具有民用和軍用等多重價值。

將航天器的可重復(fù)使用形諸于實，不僅對于航天器所選用的材料是一項考驗，而且對于航天器的內(nèi)部設(shè)計和測控系統(tǒng)而言都是全新挑戰(zhàn)，如果在這些方面都獲得理想效果，這就意味著昂貴的航天器發(fā)動機，以及載人航天器的再生式環(huán)控生保系統(tǒng)等設(shè)備自身成本會有所降低。

早在20世紀70年代，美國就啟動了航天飛機研發(fā)工作，試圖通過回收重復(fù)使用火箭發(fā)動機和軌道飛行器的方式，大幅降低發(fā)射成本。但由于結(jié)構(gòu)熱防護技術(shù)不成熟，航天飛機的檢測和維護工作復(fù)雜，使得航天飛機的發(fā)射和維護成本居高不下，最終航天飛機黯然退出了歷史舞臺。

美國X-37B空天飛機于2010年4月進行首次飛行，飛行時間長達8個月，而后進行過一次長達780天的軌道飛行，并于2019年10月返回地面。在去年11月，其飛行記錄再次刷新至908天，現(xiàn)已擁有超過20億公里的飛行里程。

▲ 圖注：圖為美國X-37B空天飛行器

美國X-37B空天飛行器的成功發(fā)射，推動了世界各國競逐空天飛行器的研制，包括美國、歐盟、俄羅斯都開設(shè)相關(guān)研發(fā)計劃及項目，日本和印度也有立項攻關(guān)。

“雖然我國目前尚未公開試驗方向和內(nèi)容，但從在軌飛行時長以及連續(xù)兩次成功返回預(yù)定著陸場的信息來看，目前對航天器本身的試驗進度應(yīng)該已經(jīng)比較理想�！蓖蹙�毅認為，在該領(lǐng)域中，這種所謂的“身位差距”，可能已經(jīng)達到了肉眼難以分辨的程度。

值得一提的是，本次中國可重復(fù)使用試驗航天器在軌天數(shù)達到了276天。相較而言，美國X-37B首次發(fā)射時，在太空中停留了224天。

目前，X-37B還沒有載人能力，但在美國相關(guān)規(guī)劃中，計劃把X-37B再放大50%以上，將具備載人能力。

關(guān)于本次可重復(fù)使用試驗航天器的官方報道里，信息十分有限。王君毅基于公開資料分析稱，該試驗性航天器是通過長征二號F運載火箭發(fā)射的，而且使用了明顯超出以往發(fā)射神舟飛船或天宮一、二號目標飛行器尺寸規(guī)格的碩大的整流罩，這款試驗性航天器從體量來看或具備載人飛行的能力。

值得留意的是，今年1月，中國航天科技集團有限公司黨組書記、董事長吳燕生在為青少年講授航天思政課時透露，未來，我國還將擁有可重復(fù)使用運載器，以實現(xiàn)“經(jīng)濟、機動、快速、可靠”進出太空，支撐低成本太空利用目標的實現(xiàn)。吳燕生說：“我們將推出航班化航天運輸系統(tǒng)，像高鐵和飛機一樣實現(xiàn)航班化運行，使我國進入空間的能力實現(xiàn)革命性變化�！�

技術(shù)成熟后，太空旅游成為可能

伴隨科技的發(fā)展，浩瀚無垠的太空已不再遙不可及。在政府和民間對探索太空投入大量資金的時代里，亞軌道飛行試驗無疑在其他國家也有所開展。

在2021年7月20日，亞馬遜創(chuàng)始人杰夫·貝索斯同另外三人搭乘自家公司“藍色起源”完成首次商業(yè)飛行，在此次全自動化的10分鐘飛行里，他們進入了地球的亞軌道，達到了100公里的飛行高度，并穿越了卡門線。雖然在此之前，布蘭森已乘坐維珍銀河抵達太空邊緣并成功返回，但其86千米的飛行高度卻有部分觀點認為并未到達真正意義上的太空。

▲ 圖注：當?shù)貢r間2021年7月20日，美國得克薩斯州，世界首富、亞馬遜創(chuàng)始人貝索斯搭乘自家公司“藍色起源”的火箭“新謝潑德”號首次進入太空。

杰夫·貝索斯乘坐的“新謝潑德”可以垂直起降，并完全實現(xiàn)全程自動化。值得一提的是，其火箭和太空艙可以二次回收利用，再次驗證了可重復(fù)使用運載火箭的可行性和突破性。

早在2006年，“新謝潑德”便投入研發(fā)，并在2015年首次發(fā)射，成為首個越過卡門線高度的回收火箭。這次突破搶先于SpaceX發(fā)射的獵鷹九號火箭。在2010年6月4日美國SpaceX公司首次發(fā)射的獵鷹9號火箭，在為太空站補給貨物后，于2015年12月21日完成首次回收。該公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克以其電動汽車品牌特斯拉和對網(wǎng)絡(luò)支付的締造使大家耳熟能詳。馬斯克想商業(yè)化推廣成本低廉、價格親民、性能可靠的火箭，讓更多人實現(xiàn)探索宇宙的夢想。

然而在2022年9月12日，“藍色起源”公司的“新謝潑德”飛行器進行不載人太空試飛，然而在升空僅一分鐘后，火箭卻出現(xiàn)故障意外起火，最后墜毀，這次失敗使貝索斯的“藍色起源”遇挫，也阻礙了美國的太空旅行進程。對于未來“快速、可靠、廉價”的太空航班運輸，藍色起源仍需確保安全的性能保障。

在2021年9月15日，埃隆·馬斯克的美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）啟動世界上首個民用軌道飛行任務(wù)——Inspiration 4。在過去，大多數(shù)太空旅行者都是由政府精心挑選、訓練有素的專業(yè)人士。與其不同，本次的四位參與者都不是專業(yè)宇航員，被視作“全民太空”進程中的重要里程碑。

在1961年人類首次遨游太空開辟新紀元，距其60載，伴隨技術(shù)的進步，太空旅行或?qū)⒃桨l(fā)親民。

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收穫新知謝謝大大

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