|
网上贸易 创造奇迹! 阿里巴巴 Alibaba Powered By Dvbbs Version 7.1.0 Copyright ©2003 - 2006 QTHome.Org 页面执行时间 00.15625 秒, 3 次数据查询 |
 |
| 以文本方式查看主题 - 趣题之家 (http://qthome.org/bbs/index.asp) -- Science (http://qthome.org/bbs/list.asp?boardid=40) ---- [转帖]中国现在需要自己的亚轨道载人飞船吗？ (http://qthome.org/bbs/dispbbs.asp?boardid=40&id=227) |
| -- 作者：licong -- 发布时间：11/27/2004 4:11:34 PM -- [转帖]中国现在需要自己的亚轨道载人飞船吗？ 航天固体运载火箭有限公司 施发树 引言 “飞船一号（SpaceShipOne）”首次载人飞行成功 2004年6月21日（当地时间清晨6：30），美国一架名为“飞船一号（SpaceShipOne）”的太空船成功地从机场跑道水平起飞，经过一段时间飞行后冲到了地球大气层和空间的边缘地带（离地100km左右高度），飞行速度降到零，由于飞船关闭了动力系统后处在一个近似真空的环境之下，所以飞船内的驾驶员马克·麦利维尔(Mike Melvill)处于失重状况。当时，麦克打开了一包巧克力豆，观察它们的自由飘浮状况后说“真酷”，并用了“叹为观止”来形容从高空观看到的地球的颜色和曲线。飞船在4、5分钟真空状态下的惯性上升继而自由落体运动之后，再次进入大气层，并成功地降落在“莫哈韦”机场的跑道上，整个飞行过程持续了90分钟。 这件事在美国引起了很大轰动，美国媒体进行了广泛的报道，成千上万的空间科学爱好者和专业人士、政府官员一窝蜂似地涌向了“莫哈韦”机场争睹“飞船一号”的发射盛况。我国的中央电视台也进行了新闻报道和新闻评论。 “飞船一号”系统是由美国有鳞合成物公司（Scaled Composites Inc.）研制的。“飞船一号”挂在一架装有涡轮喷气式发动机的名叫“白色武士(White Knight)”的飞机腹部下面，由飞机飞到15km高度后释放，然后滑行一段时间点燃混合推进系统的火箭发动机，80秒后，飞船垂直上升速度接近933m/s(马赫3左右)。飞船在拉起（84º倾角）和爬升过程中飞行员所受的过载为3～4倍的地球引力加速度。 美国有人认为这象当年查尔斯·林登博格（Charles Lindbergh）横渡大西洋，甚至象莱特兄弟首次飞行一样具有里程碑意义。飞船研制者伯特·鲁坦（Burt Rutan）与飞船的投资商阿伦（Paul G. Allen）说：“这是完整的载人计划的开始，所花的成本仅是政府进行纸面研究的一部分”，据说阿伦已经投资了2，000多万美元。鲁坦预测今后10～15年内，亚轨道飞行价格可以被部分普通人承受，乘第一代飞行器的旅客估计花费为30，000～50，000美元，第二代的花费将降到10，000～12，000美元。他预测未来25年将是变革的时代，受益的将是每个人。 不同于以往的轨道飞船，“飞船一号”属于亚轨道飞船，所谓亚轨道载人飞船是指飞行器靠自身动力上升到离地100km左右高度后不入轨而返回地球的载人飞船。准确地说，全轨道载人飞船入轨时的速度为该轨道高度下的第一宇宙速度（近地轨道约为7.79km/s），而亚轨道载人飞船经过一段无动力滑行后到达100km高度时的速度为零，亚轨道载人飞船运载器的能量全部转化为飞船的势能，然后飞船在地球引力作用下下落到地球，而轨道飞船再入轨前需要进行轨道制动减速飞行，但是减速后的速度仍然很大，所以再入时的气动加热问题更为严重。 亚轨道飞船的旅游市场和价格 亚轨道载人飞船运载器的体积较小，重量较轻，所消耗的能量较低，目的地到达时间较短，载人生命安全保障和着陆控制系统较简单，而且可以多次重复使用，从而发射使用成本较低，而轨道载人飞船却相反，因此成本很高。例如，美国富翁丹尼斯·蒂托（Dennis Tito）和南非商人马克·沙特尔沃思（ Mike Shuttleworth）分别在2001年和2002年乘坐联盟号飞船游太空，其费用可能在1，200～1，500万美元。继蒂托和沙特尔沃思之后，第三位太空游客——58岁的美国公司总裁格雷戈里·奥尔森已经与俄罗斯航天局签署了进行太空旅游的初步合同，将于2005年4月乘“联盟号”飞船到国际空间站体验太空生活，作为一名科学家他希望用自己的行动重新唤起年轻人对科学和工程的兴趣。 1961年4月12日，前苏联成功发射并回收了世界第一艘入轨载人飞船“东方一号”，尤里·加加林少校成为世界上第一位上天的航天员。当年5月5日，美国发射“水星（MR3）”飞船进行首次载人亚轨道飞行，航天员艾伦·B·谢泼德(Alan B. Shepard)成为美国第一位进行亚轨道飞行的人，历时15分22秒(其中失重5分4秒)。时间已经过去了40多年，载人空间飞行已不再是什么新奇的事物，“飞船一号”再次引起全世界关注，主要原因为它是世界上第一艘完全由私人而不是靠政府投资建造的载人飞船，对空间旅游业的影响将十分深远，有可能带来新一轮的空间飞行竞争和投资热潮，为“飞船一号”研制火箭发动机的SpaceDev公司股票在发射之前也一度飞涨。 目前空间旅游业市场方兴未艾。美国空间冒险公司（Space Adventures Ltd.）对100名至少交付了10，000美元定金（最终花销可能是102，000美元）的客户进行了调查，结果约70%的客户表示愿意乘坐“飞船一号”上天。 总之，在“飞船一号”风光无限的背后，我们看到了商业载人空间飞行业的发展和兴起，看到了太空冒险市场的容量和前景，看到了美国政府和工业界、投资商共同为私营公司、社会和大学等投身航天事业所做出的努力。商业载人航天市场是一块大蛋糕，但是航天高技术、高投入和高风险始终是一个个门槛，如何将有限的资源包括技术、资金、人力、物力集中并合理的配置使用，特别是通过市场机制如何做大做强和实现高效率和低消耗的目标，政府部门应该并且可以发挥不可替代的作用。特别不要忘记的是一些具有非凡的眼力、决心、义务和勇气的人们在推进航天技术商业化、优化利用资源等方面所付出的艰辛和促进作用，他们的名字和功劳也将永载史册。 由“飞船一号”引起的关于航天技术和管理问题的思考 首次载人飞行已经过去了四十多年，“飞船一号”也不会马上载客飞行，但是商业载人航天的步伐肯定会加快了，中国普通人梦想的“万户飞天，嫦娥奔月”也在一步步的实现，特别是2004年10月15日“神舟五号”飞船成功飞行大大激发了人们的民族自豪感和从航天大国向航天强国进军的豪情壮志，并为成千上万的中国青少年甚至中老年人开启了飞天梦的大门。 但是作为世界上第三个将自己的航天员送上太空的国家，中国不能置身于“联盟号”、航天飞机和“飞船一号”等载人飞行市场的竞争之外，不能将如此大的产业和市场忽略。但是我们在商业载人市场、技术、行政管理和思想观念等方面仍然存在许多的障碍和问题，首先要做的是继续大力宣传航天事业、航天科技和航天英雄，在全社会提倡追求科学进步，追求创新、探索和发现的科学冒险精神，其次在航天事业上要加大投入，加大科学行政管理力度，充分发挥市场对资源高效合理的调节作用，大力改革与市场经济不相适应的地方。 像美国这样一个航天强国在开发商业载人飞行技术方面也存在管理问题，比如政府花费大量的人力、物力，大兴一些技术研发项目然后又匆匆下马，看起来就像是计划经济模式的翻版，所以美国工业界也时常发出抱怨声：一边是资本主义，一边是政府单边的计划经济。在一个市场经济高度发达的国家，政府理应既集中又公平竞争地利用国家资源，追求资源利用的高效益和高回报，在鼓励和保护自由竞争方面适当的平衡，最终目标是保持市场经济下的国力，包括创新和竞争力等要素的繁荣和发展。 从载人航天技术角度讲，它仍然是充满风险和挑战的，追求像客机一样可重复使用、低成本并可跨大气层飞行的载人航天器技术是最大的挑战。亚轨道载人飞船虽然技术难度相对减少，但是要想到达大气层的边缘高度并可重复使用仍然需要解决很多复杂的多学科技术融合问题。 在大气层内利用空气的压力和速度产生升力和推进力的航空器目前最高飞行高度不超过40km。例如，1976年7月27日和28日美国高空高速侦察机SR—71A飞机连续创造了三项世界绝对纪录，1977年8月31日，前苏联人A.费多托夫架驾驶E—266M(米格25)飞机创造了飞行高度37，650m的世界绝对纪录。原因主要是吸气式发动机包括涡轮螺旋桨发动机、涡轮喷气式发动机和冲压式发动机等的稳定工作和能量利用效率各有高度和速度范围。 冲压发动机是高速飞行中能量效率较高的发动机，可能在未来可重复使用并在跨大气层飞行器上发挥主要作用，但是仍需要解决低速起飞段、主要中间段和真空段动力的合理组合、在宽广的高度和速度下起动与稳定工作以及高速和再入大气层时的气动加热等，目前采用吸气式/火箭组合发动机是一种比较看好的选择，它利用了吸气式发动机和火箭发动机各自的优势。吸气式发动机在宽广的大气层内利用氧气燃烧可以直接减轻起飞重量，发动机寿命也较长，而火箭发动机可以发挥加速快，自带推进剂动力稳定不受周围大气变化影响的优势。 总之，在载人飞船的动力系统选择和组合设计上仍然要依赖火箭发动机或吸气式/火箭组合发动机，前者相对技术成熟，主要是解决飞行可靠性和安全性，而后者是目前世界各国正在努力突破可重复使用运载器（RLV）的一个关键技术，尚待时日。 除了上述动力系统之外，另一个重要的技术是飞船总体设计技术。考虑到起飞/着陆方式、动力系统选择、级数、再入回收方式等因素，飞船的总体设计方案可以多种多样，但是在经费、技术成熟度、可靠性和安全性、周期、乘客数或有效载荷定义、其它用途等等约束条件之下，经过一定程度优化的方案就相当有限了，需要经过合理的市场和用户目标定位、技术经济性分析和发展阶段规划，做到统筹分析、有限目标和分布实施。 美国是头号航空航天技术强国，其载人飞船技术相当完整，完全覆盖了轨道飞船、火箭飞机、航天飞机、单级入轨类完全可重复使用运载器（RLV）和轨道飞机（OSP）等载人航天器研究领域，因此有必要从技术角度重点回溯一下美国的载人飞船发展历史和现状，相信对我国亚轨道飞船的起步和发展大有裨益。 1.载人航天器（或飞船）的研发历史、现状和发展趋势概述 冷战时代从弹道太空舱式轨道载人飞船起步 从前苏联到俄罗斯时期，共开发了“东方”、“上升”和“联盟”（图2）三种宇宙飞船，“联盟TM”是第三代飞船的第二种改进型，也称作第五代飞船，到今天，俄罗斯已经共发射一百多次，可以说其飞船的技术是十分稳定和先进的。美国从上个世纪60年代为了登月工程先后开发了“水星”、“双子星座”和“阿波罗”飞船。中国后来居上跨越式发展，一步过渡到第三代飞船技术，在2003年10月15日实现了“神舟五号”飞船的首次载人飞行，取得了惊人的历史性突破。这些飞船系统的共同点是将运载火箭和飞船分离，飞船作为运载火箭的有效载荷，根据这些载人飞船的结构特点和回收方式可以称之为弹道太空舱式（或太空舱式）飞船。 太空舱式飞船一般由服务舱、乘员舱和生活舱串接而成，各舱段一般是圆柱形结构。回收舱（或乘员舱）设计成独特的钝锥形气动外形，利用降落伞和缓冲发动机实现在地球的海洋降落和陆地上的软着陆，乘员舱最多能乘三名宇航员；服务舱（或推进舱）含推进系统以便返回前实现返回舱的调姿和制动减速，并且在飞船上升过程中出现故障紧急着陆时具备一定的机动能力；轨道舱是宇航员工作生活的地方。 在上世纪80年代美国航天飞机没有投入使用以前，太空舱式飞船是唯一的空间载人和载货运输系统，实践证明它们仍是今天除航天飞机之外的非常有效的运输工具，在载人飞行、天空实验室、空间站和星际探索中发挥了巨大而且不可替代的作用。太空舱式飞船技术的发展为载人航天器的设计奠定了一套行之有效的设计标准，也为亚轨道载人飞船的设计和使用打下了很好的技术基础。 这些飞船系统是世界上最精密而又复杂的系统，但是运载火箭和飞船体积大，重量沉，地面发射设施和着陆保障系统复杂，费用昂贵，不适宜商业载人飞行，只能是少数有钱人的专利。 从火箭飞机到部分可重复使用的航天飞机 上世纪70年代，为了降低发射成本，美国转向研制并发射用途广泛的航天运输系统——航天飞机，其轨道器可以重复使用100次。当时由于单级入轨飞行器（SSTO）技术并不成熟，航天飞机被设计成一级半总体方案、部分可重复使用的运载器，该设计方案与其它方案竞争以研制成本较低而中标。这种能自主着陆的翼身组合体设计，被称为升力体式，与前文所说的太空舱式分属两种不同的载人航天器设计方案，二者的技术对于亚轨道载人飞船的设计将具有重要影响。 实际上，航天飞机的轨道器是一种火箭飞机，包括美国著名的代号为X的技术验证机家族中的X-33、小型亚轨道运载器X-34和高超音速试验器X-43、X-43A、X-43B、X-43C等，它们都是利用火箭或吸气冲压火箭组合式发动机为其提供推进动力。 早期的火箭飞机为未来太空舱式和升力体式飞船的设计和应用做出了重要的贡献和必要的技术准备。例如，1947年10月14日，美国人C.E.耶格尔驾驶X—1火箭动力试验机首次超过音速；1963年美国人J.A.沃尔克驾驶X—15研究机飞到108km高度；1967年10月3日美国人W.J.奈特成为驾驶飞机飞得最快的人，他驾驶X—15A—2研究机飞行速度达到了7279km/h（Mach 6左右）。上世纪50年代—60年代的X-15火箭飞机在研究高超音速、等价空间飞行和再入飞行方面是佼佼者，为后续技术试验飞机的设计和飞行探索积累了大量的经验。 X—15飞行研究项目（图3）在1954年正式获得批准时的研制目标范围主要包括：气动加热、速度、高度、稳定性与控制以及太空医学。美国早期的空间计划很大程度上是建立在无人驾驶导弹技术基础上的，1958年10月7日，美国宇航局正式批准“水星号”飞船工程，这是美国宇航局1958年10月1日成立后作出的第一个重大决策。X—15飞行研究项目与“水星号”飞船工程代表了共同致力解决空间载人飞行某些问题的两个途径。当时，X-15的姿态控制首次成功采用了单组元分解推进剂的小火箭发动机，后来该技术在“水星号”飞船上也得到应用。可以说，水星号展示了人类在空间有效活动的能力，而X—15表明人类获得了在大气层和空间边缘控制高性能飞行器的能力，特别是演示了在有升力情况下航天器的再入技术。 从1954年2月起到1964年10月止，X—15经历了120次飞行，4800km/h以上的飞行累计有2小时。X—15不仅使有人驾驶飞行器的速度翻了一番，而且开辟了不入轨进入空间的道路，极大地推进了人类对于地球周围大气层（107.2km高度内占到所有大气的99.999%）内高超音速升力体式飞行器空气动力学的了解。 在航天飞机（图4）使用过程中，美国发现并没有达到当初的设计目标，特别是没有兼顾美国军用、民用和商业航天器的发射需求。1986年1月28日，“挑战者”号航天飞机爆炸在美国人心头留下了永远的痛，也令其从此在商业卫星发射市场上失去了很大的国外份额。事隔17年后2003年美国东部时间2月1日上午9时，“哥伦比亚”号航天飞机在返航过程中再次爆炸坠毁，这件事再次促进了NASA研制轨道空天飞机（OSP）以替代航天飞机的计划实施。2004年1月，美国总统布什正式宣布了“新空间探索计划展望”，其中明确提出航天飞机将在2010年也就是其服役30年期满后退役的决定。 航天飞机是上个世纪最伟大的航天科技杰作之一。到2000年10月，航天飞机共进行了100次飞行，只失败了1次，成功率达到99%，是世界上安全可靠性最高的航天运输器。航天飞机能完成各种任务，包括在轨组装、释放、维修和回收卫星等，但其技术属于“阿波罗”年代的技术，存在着包括技术复杂、需要驾驶员维护和操作、每次发射后都要进行检修、发射费用过高（5亿美元/次）等问题，因此从技术经济性角度分析，航天飞机不能算是十分的成功。 [此贴子已经被作者于2004-11-27 16:14:10编辑过]
|
| -- 作者：licong -- 发布时间：11/27/2004 4:18:06 PM -- 从单级入轨可重复用运载器（SSTO）到新空间运输战略计划 1994年8月，克林顿总统签署并颁布了新的国家空间运输政策，指定由NASA负责可重复使用运载器（RLV）的关键技术开发，目标是以火箭发动机为动力的单级入轨运载器（SSTO）。 1996年7月2日，美国开始实施X-33单级入轨运载器所需的一系列先进技术验证项目。X-33是NASA继航天飞机之后的第二代空间运载器，该项目主要由X-33、X-34、改进型DC-XA火箭和RLV关键技术等组成，其中以X-33计划为核心。NASA经过对三种不同方案如垂直起降方案、火箭飞机方案和升力体方案进行分析和评估，最后选中洛克·马丁公司的升力体X-33/RLV（冒险星）方案，外形如图5所示。 X-33/RLV采用以液氧/液氢为推进剂的线性气塞式发动机为动力，可以垂直起飞，水平降落。其中三项关键技术有：可复用的低温燃料储箱、石墨复合结构、三元推进剂火箭发动机。 2001年3月2日，NASA宣布终止X-33研制计划，原因是X-33计划没有按期完成，一拖再拖，而且耗资过高，资金缺口超出了NASA的承受能力。在宣布终止X-33运载器研制计划的同时，NASA也宣布终止X-34的研制。 X-34（图6）是NASA负责投资和管理的小型亚轨道运载器项目，也称为可复用小型助推器项目，目标是兼顾小型载荷的商业发射和RLV技术开发，其研发成本是2亿5千万美元。它本应是迄今为止最快、最大程度上完全可重复使用的飞行器。X-34干重8t左右，推进剂总容量为13.5t，长17.6m，翼展8.5m，采用液氧/煤油发动机，由L-1011载机从空中发射。离开大气层时的速度达到Mach 8，接着滑行到76km高度，然后再入返回，在跑道上着陆。X-34名义上的设计两次飞行时间间隔（折返飞）为两周，实际上，其目标之一是将该指标提高到极限也就是24小时。 其实，NASA早于X-33之前的第一个RLV项目是DC-X/XA( Delta Clipper-Experimental Advanced)技术验证航天器，从1993年8月18日到1996年6月7日，共进行了12次成功的飞行，取得了一批重要的技术成果。其中官方称DC-X为SX-1(实验性空间飞机)，是战略防御倡议组织（SDIO）负责的SSRT（单级火箭技术）项目，用以演示亚轨道飞行器的实用性、可靠性、可操作性、成本效率，最终目标是可重复使用运载器（RLV）能像飞机一样的操作运营。 DC-X（图7）采用垂直起飞、垂直有动力降落方案，圆锥形，高39m，底部直径12m，8台以上的液氢/液氧火箭发动机，具有像客机一样的安全发动机熄火能力。不需外部油箱或助推器，没有机翼，但有很小的活动副翼以帮助机动。通过采用改进的发动机、高科技的轻质量结构材料和飞机一样的服务程序，可以减少90%以上的往返空间的成本。 DC-X的后继先进型DC-XA，引入了许多革新性的技术，也是携带石墨环氧树脂复合材料液氢储箱的第一枚火箭，还有俄罗斯制造的铝锂合金液氧储箱、其它的复合材料部件和零件。设计运载能力为低地轨道下携带2名机组乘员和10t货物或者极地轨道下运送2名机组乘员和5t货物，估计往返飞时间为最多7天，最少1天。 由于X-33等第二代可重复使用运载器（RLV）技术验证计划费用超标而相继中止，而第一代运载器航天飞机麻烦不断，美国急需新的航天运输技术计划。2001年2月开始，NASA开始执行“航天运载倡议（SLI）”计划，以确保安全、经费可承受和可靠的进入空间。通过航天运载倡议（SLI）研究选择并确定NASA未来空间运输方案，并对是否继续进行大规模的RLV系统技术开发提供决策依据，产生了两个项目即“轨道航天飞机（OSP）”和“下一代空间运输技术”，所谓OSP也称为乘员转移飞行器（CTV），也就是携带乘员和有限的货物往返国际空间站的运输工具，主要是解决乘员的逃逸和救生问题，它们被纳入NASA2002年经修改后的“综合空间运输计划（ISTP）”。 综合空间运输计划（ISTP）是2000年夏季开始的，其中NASA提出了第二、三代可重复使用运载器（RLV）经济和技术目标。“NASA 2003年的战略计划”中给出了综合空间运输计划（ISTP）近期规划发展的框架，包括航天飞机、乘员转移飞行器（OSP）和“下一代运载技术”三大项目的运营、关键决策和研发进度计划。 “下一代运载技术”是将以前的航天运载倡议（SLI）研发成果与最前沿的先进空间运输计划结合起来，以增加开发国家下一代可重复使用运载器（RLV）的安全性、可靠性和成本的有效性，并将重点放在可复用的煤油发动机设计以及包括高超音速推进系统在内的一系列发射系统技术上。在未来两年内，NASA将决定如何着手开发可重复使用运载器（RLV），由于RLV的其它使用需求不容易进行战略规划，相对而言，随着一系列技术成熟项目的开展，RLV在军事中的应用正在进行之中。在军事上，RLV作为天战武器既能在大气层内作高超音速飞行，又能进入轨道运行，将是21世纪控制空间、争夺制天权的关键武器装备之一。 布什总统在其“新空间探险计划展望”中明确的三个目标之一还包括在2008年前开发一种新的航天器即乘员探险飞行器（CEV）（图8），将不晚于2014年进行首次载人飞行。CEV主要用于人/机器人对月球、火星以及其它目标的探险运输工具。NASA在2004财年中已经将“空间运输系统（TS）”研究列为新的主题项目。 空间运输系统（TS）主题专门研究新的转移（包括往空间运输和从空间接回）能力以及在支持月球、火星及其它探险的运输体系内NASA所独需的发射要求，也就是说TS主题是NASA整个空间运输体系的关键组成部分。上述航天运载倡议（SLI）两个项目在2005年将终止研究活动，其广泛的研究成果将用于乘员探险飞行器（CEV）和探索性空间运输体系的发展之中。CEV项目的计划是这样的：2004年进行阐述概念研究、2005和2006年进行初步设计、2005年系统设计评审、2006年初步设计评审。 关于乘员转移飞行器（OSP）计划，NASA还处于阐述概念和初步方案设计阶段，而且还存在一定的技术分歧。面临2010年航天飞机的退役，NASA计划在2008年前研制出国际空间站上的乘员返回飞船(CRV)，它能把至少4名机组乘员从国际空间站送回地面，可靠性高于现役航天飞机；到2012以前准备好一种乘员转移飞行器(CTV)，以代替航天飞机和俄罗斯制造的联盟号飞船往返国际空间站。目前有3支分别由波音公司、洛马公司、诺思罗普·格鲁曼公司和轨道科学公司领导的队伍正在竞争OSP合同。 乘员转移飞行器（OSP）可以像航天飞机一样在跑道上降落，但是也不排除研制一个太空舱象“联盟号”那样着陆或者象“阿波罗”一样在海洋上溅落，这两种方案（图9）处于领先位置。由于太空舱式方案有“阿波罗”飞船成功的经验和技术，在研制时间和经费方面有一定优势，因此围绕着两种方案存在一些不同的观点。 亚轨道飞船的发展现状 （1）“X奖”竞赛项目 亚轨道飞船比以前的轨道飞船更容易研制，而且更便宜，因此许多私人和团体纷纷加入其中，但由于技术保密原因，目前我们对很多项目不甚清楚。 “X奖”是1996年美国的X基金会发起的国际性竞赛，X基金会总部基地设在圣路易，理事会主席包括蒂托等，目的是促进私营可重复使用运载器的研制并应用于太空冒险旅行。X奖提供1000万美元奖金给第一个成功的亚轨道飞行器设计者，该飞行器必须能够到达100Km空间高度，携带三位旅客并且在两周内重复飞行一次，每位旅客身材188cm 、重90kg。 目前已公开的参加“X奖”的有27个项目，分别来自美、英、俄、罗马尼亚、加拿大、以色列和阿根廷。并且美国新墨西哥州赢得了举办“X奖杯”权，第一届“X奖杯”将于2005年夏天在白沙导弹发射场举行。 美国政府鼓励私人投资载人航天技术的开发，但不会直接投资于亚轨道飞行器上，这样反而给了那些有远见和进取精神的企业家和投资者以动力，积极探索一种发展私营航天工业的新模式和新的经济扩张机会。美国有磷合成物公司的“飞船一号”在这场竞赛中先拔头筹，另一家美国犰狳航空航天公司（ARMADILLO AEROSPACE）的“黑犰狳”紧随其后。 由卡尔马克（John Carmack）领导的犰狳宇航队正式成立公司是在2001年1月1日，犰狳宇航队坐落于美国得克萨斯州的Mesquite。“黑犰狳”飞船采取垂直起飞和降落伞着陆方式，长9m，直径1.82m，安装8台50%质量比的过氧化氢/水和甲醇发动机。 （2）私营开发亚轨道飞船技术需要政府管理进一步改革 美国国家航空航天局（NASA）在管理航空航天技术事业上有过不少的教训。以航天运载器的研发为例，NASA从头到尾负责成功的运载器几乎没有，而其负责的X系列技术验证器包括X-30、X-33、X-34、第二代可重复使用运载器（RLV）和乘员转移飞行器（OSP）等都中途走了样或下马，唯一由其自身承揽研制的航天飞机也是美国目前唯一的部分可复用运载器还不能算是在运营中并取得成功的。 NASA越来越感受到来自工业界私营化的呼声和压力，NASA的职责是“探索、发现和创新”，在航天运载器方面主要是确保美国的安全发射并同时保证商业利益。而要同时满足高技术研发和商业技术的应用是比较困难的，在航天飞机上的困境就是NASA想全面满足多用户的结果。 从航天运载倡议（SLI）项目的筹划和运作来看，显然NASA吸取了部分经验教训，并广泛动员和吸纳企业界参与SLI的规划和发展，从而有助于降低高技术下投资的风险，提高商业利益。例如SLI计划中专门设立了“革新技术转移伙伴”主题，以便与工业界和大学建立伙伴关系来开发新的航空航天技术，还通过“小企业革新研究(SBIR)”和“小企业技术转移(STTR)”项目将NASA的技术商业化转移到工业部门。 美国毕竟是一个技术经济规模大、底子厚的空间强国，每年的财政预算大得惊人，私营经济高度发达。在NASA全面管理下的技术开发应用主体包括了NASA的内部研发和试验机构、工业部门、大学、私人和社会团体等，一般而言，由于管理措施得当，技术扩散面广且解密期短并且成果转化效率高等，从而使航天资源能够得到有效的利用。从这个角度讲，NASA功不可没。 亚轨道飞船是一个新事物，NASA与私营研制者共同经历着这一发展历程，NASA采取开放的态度对其进行管理。例如，当“飞船一号”向当局申请飞行许可时不知道是执行飞机还是运载火箭的规定。法律规定商业发射由美联邦航空局（FAA）下面的商业空间运输部（AST）负责审批，但现有的法规对“亚轨道”一词没有严格的定义，所以NASA采取了“眼见为实”的方式进行判断。因为轨道和亚轨道存在明显的区别，所以就很容易认定是飞机还是运载器了。2003年10月，FAA公布了一道法令：升力大于大部分有动力飞行状态下推力的飞行器将作为实验飞机处理，其飞行耐飞证书（EAC）由FAA的规章和证明（AVR）部门颁布，EAC比较容易获得，但是获得EAC的飞行器不能投入商业服务。 2.浅析我国亚轨道载人飞船技术的开发途径 “神舟五号”飞船的成功具有划时代的意义，也为载人飞行二期、三期工程开启了胜利之门。我国于1992年制定了载人航天“三步走”的战略规划，明确在完成载人飞行后将进入载人航天第二步即空间实验室工程。2000年11月我国政府发表《中国的航天》白皮书，进一步向国内外介绍了我国航天事业近期和远期的发展目标。 应该看到我国国家航天发展规划正在面临着太空旅游业的挑战，尽管我国在载人航天和可重复使用运载器（RLV）技术研发中给予了大力支持，在载人飞船方面也有相当的技术积累，但是这些技术和经验并不能自然转化为亚轨道飞船所需的低成本、高可靠的技术，目前神舟飞船的发射成本高达几亿元，远不能满足载人商业航天的潜在需求。 “神舟五号”飞船技术为亚轨道飞船技术奠定了基础，飞船的13个分系统如结构与机构、环境控制与生命保障、热控制、制导导航与控制、推进、测控与通信、数据管理、电源、返回着陆、逃逸救生、仪表与照明、有效载荷和乘员对于亚轨道飞船也是必不可少的，但由于亚轨道飞船飞行高度低得多，飞船再入速度也小得多，因此13个分系统可以大大简化。例如，神舟飞船的服务舱携带了1吨的燃料用于返回制动和应急，亚轨道飞船可以省去大部分的燃料，由于亚轨道飞船的重量轻很多，逃逸塔的功能和重量也得以简化。 中国是一个人口众多的新兴发展中国家，要根据自己的国情和发展趋势合理的预测经济规模和市场需求量，制订科学的发展思路和技术途径。既要注重消化吸收外国的技术和经验，又要大胆创新、跨越式发展。 我国未来的亚轨道飞船可能采取的技术途径大致分为三种： 太空舱式飞船 这类飞船可以比照“神舟五号”的总体设计，可以采取运载火箭与飞船舱分离并分别回收的方案。估计飞船舱的重量在3～4吨，使用在研的液氧/煤油或液氧/液氢无污染的发动机，火箭为一级，飞船采用降落伞回收着陆系统，而火箭采用降落伞和充气式缓冲着陆系统。关键技术包括安全、可靠又可复用的发动机和复合材料的轻质结构。 升力体式飞船 可以借鉴X-15飞机的设计，或者类似X-34的设计方案，缺点是必须有 外挂15～20吨以上的有效载荷的载机，我国需要引进或研制大型的运输机。 也可以研制能外挂飞船的专用飞机，进行一体化设计，象“飞船一号”所采用的方案，该飞机可以采用独特的气动外形设计，确保优良的爬升性能和操作稳定性能。 还可以利用可重复使用运载器（RLV）的技术成果，采用单级升力体式的垂直起飞、水平降落方案，技术较先进但复杂。 最后一种方案是利用飞机和太空舱式飞船相结合，首先由飞机将飞船背驮或下挂带到一定的高度，然后点燃飞船的火箭发动机。飞船采用降落伞回收。 吸气式/火箭组合动力飞船 这是一种最为超前的方案，目前技术还不成熟，正在探索之中。利用吸气式/火箭发动机的组合发挥各自的优势，分区接力工作。飞船与升力体式运载火箭做成一体化或者进行分体、组合设计。 亚轨道飞船技术方案论证中安全、可靠、低成本和可复用是设计准则，还要考虑到各种约束条件包括经费、周期、市场等等。 3.结论 在我们关注美国“飞船一号”惊人成就的同时，回顾一下载人飞行的成长史有助于深刻了解航空航天技术的发展变革和趋势，对于我国保持航天大国地位并向航天强国迈进是有重要意义的。 经过前文分析和研究，作者形成下列几点看法，也作为抛砖引玉，希望将下列几点引向深入思考和讨论： 已有的载人飞船远不能满足空间旅游的需求，载人亚轨道飞船具有很好的市场和技术发展前景。 亚轨道飞船有自己的设计准则即安全、可靠、低成本和可复用等，不能沿袭轨道飞船的研制模式，但需要继承和借鉴已有的载人飞行技术成果。 亚轨道飞船对我国的航空航天技术管理机制提出了挑战，我国现有的技术管理模式不能适应航空航天工业壮大发展的需要。 亚轨道飞船方案需要纳入国家发展规划，由于我国创新投资主体力量较小，国家在风险投资和技术研发投资方面应采取相应的对策，确保各方面的积极性。 |
| -- 作者：licong -- 发布时间：11/27/2004 4:24:34 PM -- 确实不错 论坛有限制，只好分两贴，图也没贴上来 可以去http://www.cnsa.gov.cn看一看 |
|
|||