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继承重型火箭衣钵 美国太空发射系统这样诞生

By admin in 澳门浦京娱乐场 on 2019年4月10日

  深空之门还将让人类重返月球表面,由于其距离月球极近,而月球引力又极小,可以很方便的完成月球表面的探索任务。无论是NASA的引力牵引机还是月球着陆采样返回,都可以帮助人类更深入的了解外星体的结构组成。

早前,NASA公布了2025年载人登陆小行星、2030年载人登陆火星的计划。在美国科学家的设想中,ISS将是该计划不可或缺的一部分。鉴于深空穿梭的复杂性,前期的火星之旅不可能中途返航,因此科学家必须在相近条件下,把可能的错误一个个试出来。

  总而言之,太空发射系统接下了之前美国超重型火箭的衣钵传承,请大家拭目以待它在未来的表现吧。

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  图为深空之门空间站轨道对接的想象图(来源:NASA)

对于ISS达到设计寿命后的处理方式,美国政府去年初提出了一个非常资本主义的解决方法——将其私有化,私人承包,自负盈亏。

  美国在本世纪初有一个“星座计划”,而其核心将是把人类重新送上月球。

  目前的运载火箭中最大的是重型猎鹰火箭,但是让其运送一个二十吨的舱段进入月球轨道仍然显得有些费力。

当然,《流浪地球》中的故事发生在60年后,时代背景和现在不同,在地球灭亡的危机下,建立空间站将是事关全人类的大事。正如电影中表现的那样,那个国家修的空间站不重要,重要的是,所有国家都有人在上面,为地球存续尽一份力。

  出品:科普中国

  深空之门月球轨道空间站将位于三十多万公里外的月球轨道上,而其除了肩负国际太空站的几乎所有任务之外,还要更多的涉及到小行星和月球的探索。

雪上加霜的是,近期,空间站又爆出一则坏消息——ISS美国舱段厕所坏了,超过10升液体飘入舱内。

  SLS太空发射系统运载火箭被设计用于载人航行和货运,他将把飞船送入地球轨道、月球轨道甚至更远的太空。无论是国际太空站还是NASA的火星计划都会从中受益。

  引力牵引机方案是使用小型飞船接近小行星,随后开始自转来获得广义相对论的空间效应,产生引力拖拽小行星的计划。NASA计划以此捕获一个超小型小行星并将其移动至月球轨道,随后依靠深空之门空间站对其展开研究,不过这一计划由于经费问题实质上可能已经下马。

无……

  而其二级火箭则使用了一台J-2X液体发动机,以液态氧和液态氢为燃料,这也是土星五号的发动机之一。

  图为国际太空站(来源:NASA)

国际空间站的囧境

  图为SLS运载火箭的版本计划(来源:NASA)

  图为SLS太空发射系统(来源:NASA)

在这方面,“深空之门”将作为美国“重返月球”战略的一部分。由于其距离月球极近,而月球引力又极小,可以很方便的完成月球表面的探索任务。无论是NASA的引力牵引机还是月球着陆采样返回,都可以帮助人类更深入的了解外星体的结构组成。

  没错,战神一号火箭的几乎所有的核心技术,都来自于航天飞机时代甚至更以前的遗产。之后的战神系列火箭也都如此,这能显著地降低研发周期,并且使用现有部件也能大大的降低成本。最终规划出的超级运载火箭为战神五号,原计划被用于携带猎户座飞船“重返月球”。但是很快,在新的财务规划里,战神五号也被取消。

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而ISS的其他合作方,细数下来也出不了多少钱。比如,俄罗斯去年宣布,到2025年前总共在航天计划投入400亿美元,也就是每年57亿美元左右,其中只有3.3亿美元用于空间站,另外12%用于维持“格洛纳斯”导航系统,12%维护航天发射场,40%研发重型火箭。

  2011年9月14日,美国国家航空航天局重新决定了新一代超重型火箭的计划。NASA副主管查尔斯·波尔顿表示:“当初我为能与航天飞机一起飞翔而骄傲,如今未来的探险者们则梦想有朝一日能在火星上漫步旅行。”

  除此之外,Axiom
航天公司试图在国际空间站基础上建设自己的铝制外壳舱段,并随后建设自己的空间站,此公司将与Made
In Space合作探索在近地空间进行工业生产的可能性。

据悉,这一充满铜臭味的解决方案和崇尚经商的共和党无关,而是NASA局长布里登斯廷(Jim
Bridenstine)提出的。不过,小编查了查,这位去年4月才上任的NASA新局长并不是科学人员,甚至没有一点科学背景,只是一味纯粹的政客,在进入NASA前是俄克拉荷马州国会议员。

  初期版本的SLS运载火箭将有约计70吨的近地轨道运送能力,而最终版本的货运三级运载火箭的运输能力将达到130吨。

  最终解决这一方案的是SLS太空发射系统,这将是一个体型堪比土星五号的超级重型火箭。其由NASA带头研制,其由两个固态助推器和三台RS-25主发动机组成一级火箭,这几乎全都是航天飞机的遗产技术。初期版本的载人SLS太空发射系统运力只有七十到一百吨。但是后期的货运型SLS太空发射系统的运力可以达到一百三十吨,甚至有报道称其达到165吨。这代表着SLS将彻底超过土星五号,成为人类历史上运力最强的运载火箭。

自1998年第1个模块——“曙光号”功能货舱上天以来,包括对地观测、天文观测、太空生命科学研究、航天医学、流体物理等研究任务就开始向ISS转移。等到“和平号”退役,美国、俄罗斯、欧洲、日本等国的顶级学者,更是只剩这一个地方搞太空科研。20年来,ISS也不负众望,完成了“无重力种植”、“太空动物”、“太空旅行延时反应”、“地球监控”等多项任务,可谓战功彪炳。

  SLS运载火箭的一级火箭是由航天飞机的燃料罐改进而来,这一个模块在之前经常被称之为“橙罐”。航天飞机上的橙罐仅仅作为一个燃料箱,其将把燃料输送进入航天飞机的发动机,本身没有任何推动能力。而在SLS身上,“橙罐”底部被改造以链接火箭的主推进系统(MPS),也就是底部的四台发动机,而顶端则被改装为级间结构。

  作为一个凝聚着多个国家技术合作的结晶,国际太空站总计花费了超过一千亿美元——这甚至超过了中国如此多年以来的总航天经费。而这样的经费让美国政府有点撑不住了,近日,特朗普表示将考虑终止国际太空站的经费供应,并将资金提供给火星计划和深空之门空间站。

无……

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如果美国政府人员看到《流浪地球》里的“领航员号”空间站和上面的中国航天员,心里恐怕会比较别扭,毕竟从2011年国会通过《弗兰克-沃尔夫条款》开始,中国就被排斥在美国领导的全球航天合作之外。

  这项计划最终得以实施,根本的原因是其费用较低,原因是其大量的使用了之前的航天飞机和战神系列的科技遗产,几乎是“凑”成了这人类历史上最伟大的运载火箭。

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可以说,ISS年久失修的现象越来越明显,与之相应,维护成本也会变得越来越高。

  从某种意义上,从土星五号到航天飞机,再到战神系列,再到最终的SLS太空发射系统,技术一代一代传承,可以说是美国航天一步一个脚印的结果。

  图为Axiom航天公司的铝制外壳空间站想象图(来源:百度图片)

截至2月20日,《流浪地球》票房突破40亿,坐稳了中国影史票房第2的位置。作为国内全新一类电影——硬核科幻的开山之作,能有这个成绩,实属喜人。

  图为美国各种运载火箭的对比图,从左起为土星五号、航天飞机、战神一号、战神五号,最后一个是SLS运载火箭(来源:wiki)

  国际太空站很有可能不会失控坠落,而是将会被民营公司接管。毕格罗公司就对国际太空站曾抱有兴趣,原因是其可能需要以国际太空站作为平台测试自己的充气太空舱。

在ISS走入暮年,寿终正寝之后,全球顶尖的太空科学家们难道就失去用武之地,只能在地面仰望星空吗?那倒不至于,全世界对于ISS退休,已经准备了几个备胎方案。

  而最终的SLS太空发射系统,将达到这些史无前例。

  作者:矛隼工作室

但是并没有。NASA先是宣布将ISS使用寿命延长至2015年,又从2015年延长至2020年,再从2020年延长至2024年。若不是因为缺少大气层的庇护,ISS直接暴露在各种辐射、离子流下,结构强度和设备寿命确实已经难堪重任,想必NASA会将其使用价值无限压榨下去。最终,NASA只得宣布,ISS将在2024年退休。

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  根据媒体报道,国际太空站将于2024年停止运行,在此之后,国际太空站就会因为没有动力系统并因空气阻力而逐渐降低轨道,最终坠入大气层。

欧盟更吝啬,他们去年6月公布的预算案显示,在2021-2027年6年间,航天经费只有160亿欧元,也就是每年27亿欧元不到。而在更早的2016年,欧盟曾提出,他们愿意为维持空间站运作到2024年支出8.07亿欧元——不是每年,是总共支出9.2亿美元。

  SLS太空发射系统的想象图(来源:wiki)

  毕格罗也有自己的空间站计划,其将建设一个大型充气空间站名为“鹦鹉螺”,其发射体积并不十分庞大,但在完全展开之后内部体积高达330立方米,是天宫二号的十倍之多。

根据目前的规划,“天宫”建造将于2020-2025年间进行,预计在2022年前后建成。空间站轨道高度为400-450公里倾角42-43°,设计寿命10年,可容长期驻留3人,初期将建造3个舱段,包括1个核心舱和2个实验舱,每个规模20多吨,总重量60吨。

  最终决定的运载火箭,就是我们今天要谈的SLS太空发射系统运载火箭。

  很多的人或许认为从此之后,中国空间站将会成为唯一的太空站,但其实不是,那是因为美俄已经准备好了新的空间站计划——深空之门国际月球轨道空间站。

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