中国为什么不制造航天飞机?

航天飞机是一种能够在太空和大气层中都进行飞行的一种飞行器。

第一因为没有技术,第二因为没有钱,第三因为用不着。航天飞机已经属于落后的技术产物了,并非是新兴技术产物,其发展思想是近地轨道可以重复使用的大型航天器,这一概念如今被滑跑起飞就能飞到近地轨道的飞机取代,可以说人类的观念也在不断进步。

世界上只有两个国家成功发展出人类历史上最大、最复杂的航天器--航天飞机。这两个国家是美国和苏联,发展的时间都是在冷战时期,航天飞机代表的是两国在航天领域的竞赛,并非是根据技术发展的成熟度发展出来的。美国一共制造了6架航天飞机,共花费超过了2000亿美元,相当于我国一年的军费总额还多。

苏联也制造了暴风雪号航天飞机,并且实现了发射成功,其外形和概念类似于美国航天飞机,航天飞机可以搭载7名飞行员,这比目前最大的宇宙飞船多搭载4人,一次运载20吨的有效载荷上天,效率上看比现在的飞船强不少,而且功能更加强大,甚至可以在航天飞机的货仓内直接向太空放置卫星,实现卫星的发射。

但是航天飞机技术并不成熟,美国6架航天飞机有两架发生了爆炸事故,导致了所有航天飞机停飞,目前美国也是租赁俄罗斯的联盟号飞船进行货物和人员的投送,并且在研发自己的宇宙飞船,而可以重复使用的航天器方面,各个航天强国都瞄准了直接滑跑起飞,安全、快捷、便利的新一代近地轨道飞行器的开发,并且已经有了成功先例。

长期来看,航天飞机的概念已经过时,目前没有必要开发如此复杂的航天器,毕竟也无法带着人类走向更远的深空,但是如果面向未来的话,从地面起飞,飞到太空,再进入深空,还能够返回降落的自动航天器必然会成为发展的重点,不过那应该是100年后的事情了。

中国为什么不制造航天飞机?

先说结论:目前技术根本不可能造出来,达到同样水平估计也得至少20年后,但是并没必要去做。

我们先来好好讨论下,航天飞机是个失败的项目么?再在其中穿插讨论技术。

反对派:当然是失败的项目。

理由如下:

1. 烧了天量的钱,5架航天飞机(1981哥伦比亚号,1983挑战者号,1984年发现号,1985年亚特兰蒂斯号,1992年奋进号)花了超过2000亿美元,这些费用够维持4个核动力航母战斗群几十年了;主要原因在于所谓的可回收大大超出了计划,原计划单次6000万美元的费用飙升了10倍。

2. 航天飞机过于复杂,容易出事,哥伦比亚号(2003)和挑战者号(1986)两次失事,成为人类史上宇航员伤亡最大的航天事故,每次都死亡7名宇航员。航天飞机共计正式发射135次。

3. 功能实在有限,只能在近地轨道使用,无法执行大型的项目,比如登月;由于自身重量过大(78吨),真正的有效载荷只能做到20-25吨。

我认为:当然不是失败的项目。

理由如下:

1. 航天飞机集成了美国航天各个技术顶点

单从推进系统而言,目前我国最强大的火箭是2016年刚刚试射成功的长征五号,以及人类历史上最强大的土星五号火箭,作为对比。

航天飞机助推器:全世界最强,遥遥领先苏联。固体助推做到了单个推力1250吨,土星五号并没有助推器,但主发动机的推力也不过是700吨级别。长征五号的助推器是液氧煤油YF-100发动机,推力是这个固体助推10分之一;且自1981年首次发射起固体助推器可重复回收(大部分零件),2011年亚特兰蒂斯号做完航天飞机第135次飞行任务退役时,固体助推器上依然有1981年首次发射时的零件;

航天飞机主发动机:液氧液氢RS-25发动机,土星五号J-2的1,7倍,中国最好、长征五号上YF-77的3.5倍;这个主发动机是可回收的,设计回收次数150次,这个回收次数简直太无情;

轨道转移发动机:类似各大火箭的上面级,但也达到了5吨推力。能做到15个小时工作时间,1000次启动。我国最先进的远征二号,公开数据显示2次启动能力,1.3吨推力。

航天飞机比土星五号水平都高了一大截,我国目前计划的长征九号火箭,要按照土星五号级别做,都计划到2030年首飞了,跟航天飞机相比就相距更远了,美国是1965年就首飞了土星五号,1981年就首飞了航天飞机。

每一架航天飞机都有超过250万个零件,370公里长的线缆,27000块防热瓦,是人类有史以来造过的最复杂机器,没有之一了。

我国光是推进能力的差距,就实在太巨大。

2. 航天飞机的技术反馈奠定了美国几十年的航天技术制霸

航天飞机虽然2011年遗憾下马,但它的技术积累却一直在被使用。

航天飞机这种固体助推+液氢液氧主推的推力系统,直接被美国下一代土星五号火箭-太空发射系统(Space launch system)拿来使用,后者已经测试完毕,2018年首飞。

航天飞机固体助推器回收早在1981年。助推器就是火箭一级的效果,后来的Space-X做火箭回收,跟航天飞机的各项技术积累是密不可分的。

去年轨道科学公司又测试了一款固体助推器,破纪录了,也是在航天飞机固体助推基础上改的。

而轨道器(类似飞机那部分)的回收设计也是150次,这部分简直是黑科技。

航天飞机气动很复杂,尤其是返回大气时类似飞机的外形带来很大挑战。航天飞机先后用过十几种隔热材料/瓦,它们为后来猎户座飞船等的设计积累了大量数据和经验。

这几个方面,都是很复杂的技术,我国目前除了隔热材料几乎都是预研阶段。

3. 航天飞机是一个缺一不可的大系统

它不仅是一个超强的火箭,很多系统的综合缺一不可,苏联在很多分系统上准备充分,也是倾尽全国之力,然而在一个环节失败就最后失败了,苏联解体后就更不用说了。(唯一的暴风雪号在暴风雪中被仓库砸毁了。。。,悲剧)

苏联也为了自家的航天飞机设计了世界上推力最大的能源火箭,推力甚至超过了土星五号,然而完全没用上;

航天飞机转运需要大飞机背着,美国用的是波音747改进,苏联也为航天飞机设计了世界上载重最强的安225运输机,然而也没用上;

下面是航天飞机发射基地,卡纳尔维拉尔角,发射架一条线蔚为壮观

航天飞机转运的履带运输车,自重2400吨,世界最大的履带运输车

在这些重要的系统中,我国的载重运输车和发射场应该差距不多。但单单一个能扛得起来航天飞机这种重量的大型运输机,估计也要等很多年了。

所以航天飞机是当年美国把各个领域的顶级技术集中到一起做出的一个产品,退役并不代表这些资金的投入没有价值。航天飞机虽然被雪藏了,它创造的顶级技术却一直存在。

航天飞机项目先后持续近40年,NASA里五大中心(约翰逊、马歇尔、戈达德、肯尼迪和斯坦尼斯)全程主要负责,带来了大量经费和科研产出;它的制造商,洛克希德·马丁,波音,轨道科学都是世界顶级的防务/航空/航天公司,在航天飞机项目上赚的盆满钵满。尤其是洛马的成长,在航天飞机项目周期内大量并购整合美国防务公司,现在是全世界最大的防务/军火公司。航天飞机项目消耗了美国半导体、集成电路、计算机、微电子等行业早期三分之一甚至一半的产品,直接促进了美国这些行业的崛起,全球领先。美国的大学和科研机构参与的毛毛多,这就不细说了。还有政治和文化价值。

它的退役也不全是资金的问题,有如下很多因素:

a. 其他火箭的竞争。航天飞机运力20吨很鸡肋,很多NASA培养的其他公司也有不错的火箭产品,比如泰坦、三角洲、宇宙神等,导致航天飞机很多发射任务被抢;

b. 航天需求发生变化,尤其是国际空间站的存在,使得近地载人航天任务变得不再神秘。NASA在把近地任务部分下放给商业航天公司,自己重新把眼光放在新一代火箭航天器和深空探测任务上。航天飞机用处减少。

c. 商业航天崛起,可替代方案逐渐成熟。现在商业航天顶起了美国半边天,同样的任务,Space-X、轨道科学公司的价格只是航天飞机的十分之一,航天飞机就彻底没意义了。

所以,我国当然没有必要重新做一架航天飞机,性价比太低,且貌似技术上20-30年内还真很难做出来。

但并不代表航天飞机的技术就不值得做了,它是当时做的太牛了,大家没想到会这么贵!

更何况现在国际形势那么好,冷战的军备和科技竞赛消失不见,政治和军事压力不大。

我国的航天投入只是NASA预算的零头,只够专心做载人航天,那就更难达到航天飞机的水平了。人家比你优秀,哎,还比你有钱。

但也没办法,欠的账太多了,只能先解决一个个从0到1的问题。

所以更应该向中国航天人致敬!

中国为什么不制造航天飞机?

航天飞机本来就是美国点错科技树的产物,5架航天飞机,爆了2架,死了14个人,美国航天飞机计划死的人,超过除美国以外其他国家宇航员死亡的总和。这棵科技树实践证明点不燃,所以美国人自己已经彻底放弃了,10年前就停飞了。我们中国人为什么还要跟进?这样华而不实的东西,早在中国上个世纪90年代初关于载人航天的论证中,就没有获得通过和立项。

👆预研的我国“长城一号”航天飞机风洞‬模型,后来在论证中败给了今天的“神舟”系列

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美国从来是军事科技航天工程的弄潮儿,但他们搞的那些“勇立潮头”的东西,我们也没必要全盘跟进和全盘摸着它过河。航天飞机就是典型的例子,美帝设计建造航天飞机的“良好愿望”那可真是和马斯克相近:廉价、可回收、可重复使用,一架至少要重复使用100次以上。

但是实践是检验真理的唯一标准:5架航天飞机加起来总共也才飞了135次——航天飞机完全违背了其设计初衷,又昂贵、又脆弱、使用次数不高并且十分危险。

航天飞机的构造极其复杂,每次发射使用后,要准备下一次的重复使用需要花费相当长的时间,并不是一下来稍微整备一下就能复飞。

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这种情况下,航天飞机可重复使用的成本优势就变没了。美国起初对航天飞机计划的预算为430亿美元(换算为2011年的美元价格),每次发射费用预计只要5400万美元,但实际上,截止10年前航天飞机全部停飞,航天飞机共花费了美帝1960亿美元,其中每架航天飞机的造价约为120亿美元,每次发射的费用约为4亿5千万美元!(超预算近十倍)

而一次性使用的载人宇宙飞船发射一次也不过2-3亿美元。由此可见这家伙并不省钱,其可重复使用也就是一个噱头。航天飞机这条路,走不通!

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其实,我国的航天飞机研制计划早在上个世纪80年代中期就提出来了,最早将其归属于863计划子项目编号204的航天附属项目中。当时,美国航天飞机如日中天,所以我国国内主导意见也是上航天飞机项目,宇宙飞船还根本排不上号。

但是在整整争论了三年后,特别是美国挑战者号在发射中爆炸之后,中国航天人逐渐清醒和冷静下来。

1992年中国载人航天计划工程正式制定,提岀了硏制和运行以空间站为核心的载人航天系统,而天地往返系统决定不跟着美国人走,果断放弃了航天飞机,确定为宇宙飞船,即后来的神舟系列宇宙飞船。

当年力主宇宙飞船方案的航天专家王希季院士回想道:“如果中国当时研制航天飞机,那么这注定‬是一条代价高昂的死胡同,现在载人计划恐怕早就下马了。”

最好顺便说两句:👇‬

其实美国人的一些东西吧,比如早前的钇星、最近的制岸舰都被证明点错了科技树,而马斯克的火箭可回收技术虽然看上去和航天飞机一样高大上,但发射火箭还得携带返回用的燃料,能效比显然不高。尽管精准回收火箭的镜头感‬、噱头感十足,但个人认为中国发展大推力火箭是王道,没有‬必要‬为这些细节上的“奇技淫巧”分心。

马斯克‬用钢铁打造的星舰,也需要进一步观察。

美国人在前头过河,总会有掉进漩涡的可能。

中国为什么不制造航天飞机?

这件事咱们可以参考一下美国人为啥停止使用航天飞机。

美国人自己做过计算一架航天飞机在寿命内总共能飞几次,比方说能飞100次。然后美国人又计算了一个数据,航天飞机飞多少次会发生一次致命性故障,能导致坠毁的那种,答案是低于100次。

简单的讲,如果航天飞机正常飞行,按照正常寿命的次数飞行,它必然会坠毁的,机毁人亡的程度。

所以说现在不但是中国不造航天飞机,连美国人自己的航天飞机也都停用了,并且没有继续开发的计划。这个东西的安全性不行。美国总共有5架航天飞机,挑战者号和哥伦比亚号已经坠毁。然后他们的科学家计算,如果继续飞,剩下的那3架,也都得坠毁。

人类目前的航天飞行器只有两类:航天飞机和飞船。中国和俄罗斯航天采用的都是飞船。航天飞机在进入大气层的时候,可以像飞机那样,通过操纵,缓缓的在跑道降落。而飞船则是直接坠落到地面。航天飞机可以重复使用,飞船则是一次性的。航天飞机内部的空间比飞船大的多,搭载6、7个人还很宽绰。而飞船通常也就是2、3个人,然后大家还得挤成一团。

表面上看,航天飞机比飞船高大上的很多。但是,航天飞机恰恰就栽在了它这个高大上上面。因为高大上是有代价的:复杂。现在美国航天,使用的工具也都是飞船,为什么?简单。

简单和复杂的关系,估计军事发烧友们比较容易理解。

比如说一把枪,它由10个零件构成。另一把枪由8个零件构成。10个零件的枪比8个零件的枪先进一点儿,但部队肯定会选8个零件的枪。因为零件越少,结构越简单,也就代表着它越可靠。8个零件发生故障的可能就比10个零件的低了20%。当然,这些事也得追求性能的平衡,你不能说单纯的追求故障低,给每个士兵发一根铁棒(补充一句,防止杠精)。

航天飞机与飞船的关系也是如此。航天飞机方方面面都很优越,就一个缺点,太复杂了。我记得上一次美国航天飞机坠毁,就是因为进入大气层的时候,它机体表皮上有两个小方块的涂层脱落。航天飞机设计的非常精密,几百万个零件都是踩着极限设计的。不像拖拉机,掉俩螺丝照样开。它任何一个环节出现纰漏都可能引发致命的灾难。

飞船虽然略显粗暴,但它的故障率远远低于航天飞机。在安全性上,飞船要高于航天飞机。而对于航天,尤其是载人飞行任务而言,安全,是第一要素。坠毁1架航天飞机,死8个宇航员,对于美国来讲,也是极其重大的打击。而飞船的安全,就来自于简单。航天飞机有10万个零件,飞船有1万个零件,那它发生故障的概率就低了90%。

航天飞机,像是个人类科技的早产儿。它自身没问题,就是出生的早了。未来,科技水平再上一个台阶,它还是会再次降临的。因为它这个思路还是正确:可以天地往返飞行,重复使用,内部空间大......这都是优势。

航天飞机为什么早产?因为冷战的压力。美苏当年争霸,谁都是使出了全身力气,想力压对方一头。航天飞机实际上是:不计代价,的产物。倾国力打造,而且,安全问题,做了妥协。

这就能说到为什么中国不造航天飞机了。

有人说中国造不出来,这恐怕是把问题想简单了。如果对于航天飞机,中国的态度也是不计代价都要造出来,甚至宁可牺牲宇航员,那就能造出来。如果现在中国人认为航天飞机跟当年的原子弹一样重要,造不出来,就有亡国的风险,宁可勒紧裤腰带也要造出来。如果重视到这种程度,那就能造出来。其实只要动力能达到当年美国和苏联争锋的高度,也能造出来。

问题是,我们对航天飞机的需求并没那么迫切。不着急跟美国比,也不着急跟苏联争,那就可以慢慢的来。如果现在说不计成本,宁可影响经济发展了,也要把航天飞机做出来。造出美国的那种肯定会坠毁的航天飞机,并没什么问题。

能造出来,但是意义不大,犯不上。

所以,目前中国的航天工作还是一步一步的把基础工作打扎实了。就像我上面说的,未来,科技再进步,航天飞机肯定会再次出山的。成本不会太高,可以承受,安全性有本质的提升。一个在娘胎里待足了日子,健康的顺产儿,才是中国应该追求的。

不可能去做美国上个世纪70年代产品。

中国为什么不制造航天飞机?

中国为什么不制造航天飞机?这要从两个时期来回答。第一个时期就是“921”工程(中国载人航天)立项时期。第二个时期就是现在。下面咱们分别讨论一下。

第一个时期:中国载人航天工程(921工程)决定研制载人飞船而不研制航天飞机的三个原因。

在谈原因之前,先简单说一下中国载人航天工程的历程和背景。

我国早在1966年7月15日就曾发射一枚小型火箭T――7A(S2)进行了24分钟70公里的亚轨道飞行,上面搭载了一只叫“小豹”的小狗,小豹成为了中国第一个上天的英雄动物。在1970年4月24日成功发射第一颗人造卫星之后,载人飞船计划立刻就被提上日程,我国开始了载人飞船“曙光一号”的研制,由钱学森主持,工程命名为“714”工程(1970年7月14日由毛主席批准实施的)。

“曙光一号”载人飞船设计图

当时是模仿美国“双子星座”载人飞船,计划1973年由长征二号甲运载火箭首次发射。但由于当时国家经济基础薄弱、科技水平低下,工程最终下马。但工程积累了很多设施和经验,身为航天主帅的钱学森为后来中国载人航天事业构筑起前瞻性布局:比如说远洋测量系统(远望一号和二号船)、遍布全国的测控网、亚洲最大的风洞等。又过了10多年,由我国著名的科学家王大衍等联名上书引发的“863”计划中提到了发展航天技术,代号为863――2,其中载人航天计划代号为863――205,经过多年论证,专家最后一致通过采用载人飞船方案,而不采用航天飞机方案。1992年9月21日国务院正式立项,中国载人航天工程命名为“921”工程。好了,下面说一下我国在这一时期为什么不研制航天飞机,而发展载人飞船的原因。

1,中国当时不具备研制航天飞机的技术。

上世纪八十年代初美国的航天飞机登上太空舞台,它是在钱学森1949年提出的火箭飞机的概念上发展起来的。的确航天飞机集火箭、卫星和飞机的优点于一身,既能像火箭一样垂直发射,又能像卫星一样在太空轨道绕地球飞行,还能像普通飞机那样在返回大气层时滑翔着陆,无论从技术发展角度还是重复利用方面看,它代表了当时的发展潮流,还比较经济划算(重复使用)。但是航天飞机所需的技术太多太难了,比如说固体助推器大推力发动机技术,单枚助推器推力达到1250吨,别说当时,就是二十一世纪的今天我国也没有这么大推力的固体发动机。就是准备2030年才首飞的重型运载火箭长征九号上的主力发动机推力才500吨;还有再入大气层滑翔技术,需复杂的空气动力控制,美国波音公司的飞机制造技术世界一流,我国当时连支线飞机都造不了,更别说航天飞机了; 还有重复利用技术,防热隔热技术,先进复杂的航电控制技术,还有制造发射场巨型运输设备及着陆机构和相关装置所需技术等等。所以我国大部分专家认为我国不具备研制航天飞机的技术。

2,中国专家认为载人飞船满足任务要求,且飞船的安全性比航天飞机高。

中国专家认为飞船既可搭乘航天员,又可向空间站运输物资,还可作空间站轨道救生艇用,灵活机动方面甚至胜过航天飞机。在安全可靠性上,飞船结构相对简单,无需复杂的空气动力控制面,防热隔热方面只考虑返回,而无需考虑入轨段(入轨阶段,飞船被包裹在火箭的整流罩内,免受大气摩擦)。而航天飞机在发射时它的核心――轨道器是和助推器、外挂燃料箱一起裸露在外面的,所以航天飞机需采取特殊复杂的隔热措施(隔热瓦和泡沫),但易给安全带来隐患。因此载人飞船相比航天飞机具有明显的优势。

(工作人员正在检修受伤归来的“奋进”号航天飞机)

3,飞船的成本符合中国的国情和经济势力。

飞船生产成本低和生产周期短是不言而喻的,且每次发射经费要低于航天飞机的设计预算,而航天飞机无论是造价还是维修费用以及发射场建设都相当昂贵(航天飞机预算设计每次发射五千万美元左右,可实际上10倍不止),另外正如上面所说,中国连支线飞机都造不了,如何能造航天飞机?中国不具备制造航天飞机的条件,包括技术、工业基础和经济势力。

中国在这一时期,自92年立项以来,载人航天工程进展顺利,1999年成功发射首艘无人飞船,2003年10月15日成功发射首艘载人飞船――神舟五号,载着我国首位航天员杨利伟遨游太空。

第二个时期:自“挑战者”号和“哥伦比亚”号航天飞机失事到全部停飞,再到现在。中国不再研制航天飞机的原因昭然若揭。

1986年1月28日,美国“挑战者”号航天飞机在升空72秒后在空中爆炸,7名宇航员全部遇难,其中还有一名女教师麦考利芙。爆炸的原因是固体助推器上的一个O型密封圈失效脱落导致高温气体泄露引起燃料箱爆炸。这是重复使用不利的一面,固体助推器设计可重复使用100次,所以零部件不可能全部检查更换,这样有些零件不可避免会出现问题。特别是一些密封件,不拆除,检查不了损坏老化程度,只有拆除才能检查损坏老化程度,但拆除后就必须更换新的密封件,而这样又失去重复使用的意义。

2003年2月1日“哥伦比亚”号航天飞机在完成16天的飞行任务返回过程中解体坠毁,机上7名宇航员全部遇难。解体的原因是发射时外挂燃料箱上一块0.77千克的隔热泡沫脱落后把轨道器左翼的隔热瓦砸了个洞,航天飞机带着这个小洞在天上飞行16天后,在返回降落时与大气层摩擦的巨大热量透过小洞进入机体内引起烧毁。这是隔热瓦防热的弊端,正如上面所说,由于载人飞船返回舱外表形状简单且只在返回时隔热,返回舱外表面采用固化隔热材料涂层,在返回大气层时涂层主动燃烧即烧蚀法来达到隔热保温的效果。而航天飞机的轨道器、固体助推和外挂燃料箱发射时都裸露在外面,因此发射和返回时都要考虑隔热问题,又由于它表面形状复杂,所以不能采用飞船的隔热方法(你总不能让隔热材料涂层烧蚀两次),美国人采用把轨道器用一块块隔热瓦拼接包起来、外挂燃料箱用隔热泡沫包起来的方法,相当于给航天飞机穿上一件衣服。但由于表面巨大且形状复杂,所以隔热瓦只能一小块一小块拼接,且隔热瓦材料也不能太硬,硬了不好拼接,很容易出现裂缝脱落,一旦出现后果不堪设想,这样每次飞行都要细细检查,工作量巨大,花费巨大。即使如此也难免出现哥伦比亚号的事故。另外航天飞机是近地轨道飞行器,也不能执行深空探测任务,但未来载人航天发展趋势必然是深空,而27吨左右的运力可以有花费较少的别的运载火箭实现。所以美国政府和宇航局在权衡利弊之后决定航天飞机全部退役停飞,航天飞机时代终结。

在这种情况下,我们国家还能再研制航天飞机吗?我国的专家现在是非常庆幸当初正确的选择和判断,又怎么会鼓动国家去研制航天飞机呢?我国专家这种脚踏实地的做法值得我们全国人民尊敬。当然我国也瞄准科学前沿,正在研制神龙空天飞机,

以及可全部重复使用能在任意机场起飞的真正的(比航天飞机只能在返回时大气层滑翔又先进了)组合动力飞行器。我们期待早日看到,预祝成功。

中国组合动力飞行器效果图

中国为什么不制造航天飞机?

印度学者,你着急啥?中国自有安排!你着急,你们自己发明一个航天飞机就行了。

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