火箭为什么不能用飞机带到万米高空再发射,这样岂不是省了很多燃料?
这样发射当然没问题。
实际上万米高空对火箭来说不算什么,对普通的常规发射而言,也根本没必要省这部分燃料。
运载火箭执行任务时,分为低、中、高三个轨道投送目标。
低轨道在150千米以上,一般间谍卫星会跑到这个高度,但它们几天就会因引力而坠毁。
弹道导弹也在这个范围内飞行,它们的“弹道轨道”在35千米到300千米的“亚轨道”高度。
而中等高度的一些卫星,会在距离地球2000千米外的高度飞行。
高轨道的卫星,如同步地球卫星,会在36000千米的高度运行。
就连马斯克放“星链”,它都打到了450千米以上。
你看看,这动辄都是几十万到几百万米的距离,1万米能省个啥燃料啊?
其实的确能省,火箭助推起飞段,因为需要一个从0往上加的加速阶段,所以火箭需要消耗大量的燃料用在起飞上。
如果可以通过一个飞行物负载着它进行加速,达到一定高度,那么确实可以省下不少燃料。
但是呢,并不是所有的火箭都能被背着跑,那些特别重,特别大的,比飞机还大,它们根本不可能“坐飞机”。
比如“胖5”,长征5号起飞重量870吨,全世界哪个飞机也都拖不动啊?它驼飞机还差不多。
比如“能源”火箭驼“暴风雪”航天飞机,不靠这个超级大推力的家伙,怎么可能将起飞重量105吨的航天飞机送进外层轨道呢?
有人肯定会拿苏联安-225驮负“暴风雪”航天飞机说事儿,但请注意,这个并非暴风雪的宇宙空间发射,而是气动滑翔测试。
高端运载火箭发射稳定性非常重要,还需要计算发射窗口,这些都需要稳定的坐标系数和位置信息,以及长期的计算机运算,外力影响越小越好吗,哪怕能坐飞机也不能那样发射。
所以说,拿飞机驼大型运载火箭暂时甭想了,我们只能想想小火箭。
近些年有些通过大型运输机发射空天飞机的构想,它们某些部件具备火箭的特征,但就目前而言,这些依然都是人们的幻想。
实际上,就“飞机射”火箭而言,如果不谈及什么“上太空”问题的话,人类目前早已做到了。
比如轰炸机放巡航导弹、战斗机放空空导弹、攻击机发射火箭弹,这些都是很司空见惯的事情。
所以确实有人藉由这条科技线,在研制能通过飞机发射上天的运载火箭,并且八字已经有一撇了,这就是维珍轨道公司搞的空射运载火箭研究计划。
维珍公司希望通过一架波音747运输机将一枚小型火箭发射到外太空,因为有飞机的加速度,火箭可以减少地面加速度的助推燃料,降低不少成本。
维珍航空对此寄予厚望,希望能由此改变航空发射市场,可惜这项技术自2007年研发到现在也没搞出什么大名堂,最近的发射更是直接失败,火箭发动机工作了10秒就熄火了,火箭一头扎进了太平洋。
人们还得拍着胸脯擦冷汗——型号波音747没事儿,运载火箭的失败率可不是小数字。
不过,虽然维珍失败了,人们却并不真的认为空中发射运载火箭是永远不可行的,科技已经走出了道路,它离实现的距离并不遥远。而且,这项技术显然受到了美军的支持,他们一直盘算着将这种技术修改为“空射弹道导弹”。
这种技术估计在10-20年就会出现并发展成熟。
火箭为什么不能用飞机带到万米高空再发射,这样岂不是省了很多燃料?
如果火箭用飞机带到万米高空发射,这样确实能省很多火箭燃料,但是却消耗了更多的飞机燃料,者相当于左手换右手,左手是省力了,但是重量并没有消失,只是转移到右手上而已。
举个例子:两辆行驶中的汽车,它们都在飞快地消耗各自油箱中的燃油,如果使用一根钢绳相互连接,用一辆拖曳着另一辆行驶,这时候被拖曳的一辆自然是省油了,但是拖曳的另一辆却因负荷的增加而加大了耗油量。
“火箭用飞机带到万米高空发射”的行为看似节省了燃料,然而实际上却是在以另一种方式更快、更多地消耗着载机的燃料,因此起不到“节省了很多燃料”的作用。
所以航天发射中很少很少见到“用飞机带到万米高空”进行发射的现象,哪怕是拥有节省燃料刚需的航天飞机,在发射时也只是捆绑了一个巨大的附加燃料箱而已,如果用飞机带到天上再发射,那成本可就太高太高了。
这并不是理论上的分析,而是在现实中确确实实发生过的事,比如前苏联的“暴风雪”号航天飞机,在发射方式上就是因为存在“用飞机带到万米高空发射更省燃料”的设想,该型航天飞机没有像美国航天飞机那样用火箭发射,而是选择了用飞机带上天发射。
▼下图为正在搭载“亚特兰蒂斯”号航天飞机升空的波音-747大型运输机,美苏两国用事情行动证明了“火箭用飞机带到万米高空发射”并不可取。
然而航天飞机是一种重量达到了100多吨的庞然大物,这就意味着搭载航天飞机上天的载机必须要足够大才能具备“用飞机带到万米高空发射”的条件。
为了达到这个目的,前苏联只好专门研制一种超大型运输机来完成任务,它就是安-225“梦幻”运输机,该型运输机机身长度84米,翼展88.4米,使用6台大功率喷气式发动机驱动,最大起飞重量640吨,货舱最大载重250吨,机身顶部最大载重200吨。
火箭发射航天飞机一共需要近1300吨燃料,其中液氧700吨、液氢100吨、固体燃料500吨,在离地上升阶段将会消耗85%的燃料,即1105吨,剩下的由航天飞机携带,以供在太空中机动使用,总共费用约为20亿美元。
而采用飞机搭载发射时,大型运输机从离地起飞到发射高度,再回到地面,整个过程只需要300吨航空煤油,按照6300/吨计算,仅燃料开支也不过200万美元,算上折旧以及其他费用,3亿美元就能完成一次发射,就费用而言,“用飞机带到万米高空发射”的方法在理论上是可以大大节省燃料的。
▼下图为一架挂载了HK-47-M2型空射弹道导弹的米格-31战斗轰炸机,它将弹道导弹带到万米高空后才发射,这样的发射方法大大节省了弹道导弹火箭发动机的燃料,但是飞机在上升过程中需要冒着被敌方击落的高风险,因此随着巡航导弹技术的进步,这样投送方式还是被淘汰了,可见“火箭用飞机带到万米高空发射”的可行性很高,但是实用价值却很低。
但问题是建造一架可以投送航天飞机的大型运输机所消耗的资金量可就大得吓人了,以安-225为例:不算前期的研制费用,仅建造费用就达到了40亿美元,由于无法批量生产,每建造一架,费用就会进一步上升,这也是安-225大型运输机是世界上唯一一架600吨级飞机的原因。
美国人也曾验证过“火箭用飞机带到万米高空发射”的航天发射方法,具体实践表现为波音747的诞生,它的研制也是用来搭载航天飞机的,但是美国人算了一笔账发现飞机搭载发射虽然油耗略低,但是发射成本却远远高于火箭发射,所以放弃了,波音747这才转为商业建造,改成商业飞机。
“火箭用飞机带到万米高空发射”的设想也在弹道导弹上试验过,其出发点就是利用飞机油耗低于火箭的优势,使用轰炸机或者运输机将尺寸略小的弹道导弹带到万米高空发射,但是问题在于飞机的突防能力远远低于火箭,且发射准备过程十分繁杂,根本没有火箭发射响应时间快,所以这项技术并未得到广泛应用。
人类一直未停止解决节约航天发射成本的探索,比如马斯克的可回收火箭、星舰计划等等,相信这才是解决节约航天发射成本的正确发展方向,毕竟美苏两个超级大国已经用实践来证明了“火箭用飞机带到万米高空发射”的方法是不可行的。
▼下图为发射准备阶段的马斯克“星舰”,它的研制目的就是要航天发射变得像船舶航海那样的低成本,尽管数次试验均以失败告终,但是这并不能阻止人类对航天技术的探索步伐。
火箭为什么不能用飞机带到万米高空再发射,这样岂不是省了很多燃料?
这个问题很有意思,乍一听还有道理,但真实情况却不是那么一回事!
第一个问题:将火箭带到高空能不能节省燃料?能,这几乎是一个完全不用思考的问题。只要能将火箭带到一定的高度,随着地球引力的衰减和空气密度的降低,的确能起到节省“火箭”燃料的目的。但请注意只是能节省“火箭”的燃料,飞机要消耗多少燃料?从整体上划不划算?这就很难说了。
现代火箭发射所要克服的第一大难题就是如何逃脱地球的引力深井,所以在这个环节所消耗的燃料也最大。以美国执行阿波罗登月计划的土星5号为例,这个人类疯狂时代所制造的庞然大物重达3048吨,光携带的燃料就高达2700多吨。更夸张的是,第一级火箭2200吨燃料会在点火后2分半的时间全部燃烧干净,只为将第二、三级火箭送入68000米的高度。
为什么会出现这样的现象?这是因为引力尽管强大,但却是一种衰减很剧烈的力,其衰减速度与距离的平方成反比。所以所有火箭的第一级火箭,燃料消耗最大。只要将火箭带到远离地心的高空,随着引力的衰减以及空气密度的降低,所消耗的燃料就会大幅降低。
第二个问题:为什么不能通过飞机将火箭带到万米高空然后在发射?这个问题其实主要涉及“费效比”和“技术难度”两大问题。
首先从费效比来说:既然无论是通过火箭自身的第一级火箭还是飞机都是把第二、三级火箭带到高空,那么最终所消耗的能量也大致相同,又为什么要额外制造一架飞机呢?飞机不仅也需要宝贵的燃料,还要克服自己巨大的自重和相关人员、设备的重量,所以综合来算肯定是不划算的。
其次从技术难度上来说:航天是一个精密到苛刻的领域,火箭发射的时间、地点、天气、姿态都需要精确的掌握。在地面上发射还面临各种难以预测的问题,何况是在高速飞行的万米高空?先不论这种发射方式到底可不可行,需要多高的成本,这种技术风险实在太大了。
现代火箭发射对各种设备的稳定性和火箭姿态有着近乎严苛的标准,以我国载人航天为例,我国科研人员经过长期的努力,发展出了国际领先的“三垂一远”模式。其中的三垂就是指垂直总装、垂直测试、垂直转运。之所以如此,就是为了保证火箭的稳定性和最终发射姿态。如果在总装、测试、转运途中出现大的震动,或者最终火箭发射前的姿态出现一定角度的倾斜,导致火箭射偏了,都会影响火箭的安全,甚至直接导致失败。所以通常情况下,火箭在发射之前各项准备工作都是小心翼翼。为了降低转运途中的震动,往往需要几天,甚至十几天缓慢的移动到发射台,在发射之前还要对火箭的姿态进行仔细的检测,以保证完全垂直,这些都是在高速飞行的飞机上所不能实现的。所以将火箭挂到飞机上,不仅在技术上完全不可行,简直就是一种自杀行为。
同时从实际情况来说,即便是不考虑费效比,不考虑其中的技术风险,人类也没有这么大的飞机能够驼动火箭。以我国的大型飞机运20为例,载重也不过60吨左右,只能驼动一些小型的火箭,对于中型或大型火箭完全无能为力。所以综上所述,用飞机将火箭运到万米高空发射,尽管从理论上能节省火箭燃料,但综合费效比并不突出,技术风险太大,也不现实。
当然在人类历史上也并不是没有飞机驼航天器的先例,美苏两国的航天飞机都曾被装上大型飞机进行转场运输。但也仅仅是运输而已,航天飞机的发射仍然需要在地面依赖火箭进行助推。
第三个问题:为了节省燃料,将火箭带到高空发射的想法是不是就不可行?当然不是,前文已经说过,任何火箭消耗的最多燃料都是为了克服地心引力。因此如何把这部分燃料给“省”下来,降低发射成本,留给航天器更多的燃料一直是科学家苦苦思索的难题。但科学家的办法并不是使用飞机,而是直接把笨重的火箭给省了,这就是太空电梯。因为火箭不过是航天器离开地球的载体,发射火箭不是目的,火箭上的航天器才是关键。因此只要能将航天器送上太空,就可以省去火箭的大幅投入,这正是太空电梯的优势所在。
太空电梯的基本思路是,建设一个连接地球太空的电梯,将航天器直接运上太空或者将航天器的零部件分批运上太空,再在太空进行组装。这样不仅能降低航天器的发射成本,而且能将航天器造的更大,装载更多的燃料,从而让航天器飞的更远,探测时间更长,执行更多的任务。
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火箭为什么不能用飞机带到万米高空再发射,这样岂不是省了很多燃料?
火箭为什么不能用飞机带到万米高空再发射,这样岂不是省了很多燃料?
大家在看火箭发射视频时,都会被那腾空而起的壮观场景所震撼。大家应该都会注意到,在火箭主体结构的旁边,都会“捆绑”着几个小型的火箭,这些小型火箭其实都是火箭主体结构的“油箱”。对于那些执行深空探测任务的火箭来说,由于需要运行的旅程很长,所以所携带的燃料也就很多,拿上世纪美国著名的土星5号巨型火箭来说,其携带的燃料占到火箭总质量的比重,能够达到将近90%,而且这些燃料的大部分,都将在火箭发射几分钟内消耗完毕,将火箭带到几万米的高空。有朋友不禁要问了,为何不使用航天飞机将火箭带到万米的高空,然后在那里再发射,岂不是可以节省很多燃料?
17世纪末期,伟大的科学家牛顿发现了万有引力定律,确认了宇宙中所有的物质之间都存在着万有引力作用,引力的大小与两个物体的质量乘积成正比,与它们之间的距离平方成反比。万有引力的存在,使得两个物体都有着相互吸引和靠近的趋势。在微观世界里,万有引力的作用远远没有强核力、弱核力和电磁力的作用大,而在宏观世界里,宇宙星体之间由于都存在着一定的初始运动状态,特别是星体都会以一定的线速度围绕着引力源进行公转,在公转的过程中,星体和引力源之间的万有引力时刻在发生着作用,使得星体每时每刻都在向着引力源的方向坠落。
那么,为何星体基本上都没有坠入引力源呢?我们可以用两种方法来理解这个问题。首先,星体拥有一定的公转线速度,引力源一般都是大质量的恒星,表面也都拥有一定的曲率,那么星体在向引力源坠落的过程中,单位时间内沿着公转轨道切线方向上,其在垂直方向上的分量-即与星体与引力源拉开的距离,与该星体坠落的距离相一致,所以星体一直向引力源坠落,但却一直坠不下去。
第二种理解,那就是应用广义相对论的原理,有质量的物体会对周围的时空造成弯曲,周围的其它物体在这种弯曲的时空里运行时,就会沿着两点间的最短距离-测地线进行轨迹的变化,也就是说广义相对论认为引力的本质并非是一种力,而是一种时空的“漩涡”,从引力源周围的物体本身来看,它是沿着直线运行的,但从外界来看它的确是围绕着引力源公转的。
对于一个质量为M、半径为R的星体来说,要想实现围绕其公转,从其表面发射出去的物体所需要的最小线速度V1,必须达到(G*M/r)^(1/2)才可以,这个速度被称为这个星体的环绕速度;如果要脱离这个星体的引力束缚,其最小线速度值V2应该满足大于等于(2G*M/r)^(1/2),这个速度被称为该星体的逃逸速度。对于地球来说,从表面发射一个火箭,其环绕速度必须达到7.9公里每秒,逃逸速度必须达到11.2公里每秒。
从以上两个公式可以看出,当距离地球表面越大,物体能够围绕地球运行或者逃出地球引力束缚的最低速度,就会明显得变小。因此,从理论上看,如果将火箭带至地球上空一定的高度之后再发射,所需要的燃料总量肯定要比地球上的少很多。但是,为何人们很少应用这种方式进行操作呢?
第一,无论是从地球发射,还是用飞机将火箭带至高空再发射,所需要的燃料总量是差不多的。如果从地球火箭的静止状态算起,再到火箭以一定的切向线速度进入预定轨道,不管中间过程是什么样的,其速度的变化量决定着其能量的变化量,而根据动能守恒定律,所需要的能量输入也是一样的。之所以从航天飞机上发射火箭省燃料,主要原因在于用飞机将火箭从地表带至一定高度这个前半程中,所需要消耗的燃料更大,能量的作用效果不但将火箭提速,而且还要将飞机提速。飞机的重量、相关仪器设备和宇航员等等,都会额外增加负重,因此,从某种意义上来说,从地表发射火箭,反而更为经济。
第二,从技术难度上看,在地球发射火箭更为安全可靠。火箭发射是一项非常复杂的系统工程,要求的精确度异常高,在地面上发射相较于高空发射,要有更高的提前容错性,如果将火箭送入万米高空,但凡有一点差错,即使提前发现了也无能为力了。况且,从目前来看,通过航天飞机直接进行在万米高空进行火箭发射,其技术可靠性还没有得到深入地检验,发射过程中的风险实在是太高了。
第三,提高火箭发射能力和水平的关键问题和发展方向,一方面是提高安全性,另一方面就是尽量减少火箭的负重。通过火箭发射,无非就是将相关卫星送上天,或者组建太空实验室,为了达到减少火箭负重的目的,科学家们从很多年前就提出了一个一劳永逸的方法,那就是通过太空电梯的方式,将探测器或者相应的仪器设备、原材料等,直接运送到太空中的既定轨道上,这样的话,可以将能量的消耗提前预支,并且可以集约化,而最大的优点在于根本不需要什么火箭作为支撑条件,负重量大大减少,发射成本届时可以实现大幅下降的目标。
火箭为什么不能用飞机带到万米高空再发射,这样岂不是省了很多燃料?
这是人类下一步努力的方向,但困难依旧很高
火箭由飞机携带,进行空中发射早就有进行过成功试验,而且的确能够节省燃料和降低费用。美国在1987年开始研制,1990年进行首次发射的飞马座火箭就是。该火箭最大发射重量23.1吨(飞马座XL型),三级固体火箭发动机布置,最大运载能力为443公斤至太阳同步轨道(500-1000公里)。飞马座火箭最初是由B-52轰炸机携带,如同大号巡航导弹一样挂在武器挂架上,从高空释放后点火。后来NASA改装了一架洛克希德·马丁公司的L-1011支线客机,由其携带飞至40000英尺(1.2万米)高空释放。
洛马L-1011飞机发射飞马座XL火箭
空中发射的确可以节省燃料,对比飞马座火箭改装的常规火箭“金牛座”,相同发射载荷情况下,金牛座火箭发射重量约为53吨,超出一倍。另一方面,空中发射可以减少天气对于火箭发射的影响,不需要占用发射场窗口时间,任何时间都可以发射,并且横风等影响小。
然而这种前景看似非常好的火箭发射方式并没有得到推广应用,是因为其有着致命缺点。那就是可靠性较低,发射精度实在太差,飞马座系列火箭总共进行了43次发射,失败3次,卫星未能入轨5次,这是还不算依靠卫星自身动力修正入轨情况。空中发射火箭,由于载体是在高速飞行中完成发射,火箭点火时初始位置、状态存在较大误差,发射精度自然要比地面固定位置发射差很多。美国人在飞马座火箭上已经用上军用级的双向数据链进行修正,但依然无法根本上解决发射精度问题。
挂在飞机腹部专用挂架上的飞马座火箭
这就是空中发射火箭的最大问题,快递费低了是好事,但包裹丢失率高出那么多谁受得了?另一方面在于发射重量问题,这种方式发射火箭,需要把火箭挂在飞机上,传统飞机挂载能力有限,对于火箭的体积和重量有着限制,无法发射中大型火箭。像长征七号这种中型火箭起飞重量都达到350吨,比大部分飞机最大起飞重量都还高,什么样的飞机能够装载?这也是这一火箭最终不了了之的原因。
但到了现在,空中发射这一概念又开始得到重视。不过这次,空中发射主要目标不是发射火箭,而是航天飞机或者空天飞机,主要发射轨道也改为低轨道甚至次轨道。航天飞机类飞行器轨道机动调节能力强,末端直接依靠航天飞机自身机动能力,飞到低轨道再施放卫星。并且航天飞机/空天飞机属于可回收重复利用航天器,可以进一步压缩发射成本。
△▽我国航天的“五云计划”中腾云工程就是计划这种方式发射卫星,从而把发射费用减少到原有的1/10。
△▽私人航天企业维珍银河,空中发射VSS Unity太空船,主打次轨道,计划携带6名乘客体验次轨道太空旅游。
△▽微软联合创始人保罗•艾伦打造的专门为空中发射量身定做的平流层发射系统。该飞机最大起飞仅次于安-225,机翼中间可以挂载130吨重的运载火箭或航天飞机。
所以现在空中发射概念也开始重新热起来,这种概念在中低轨道发射、太空旅游方面有着非常广阔的应用前景。
火箭为什么不能用飞机带到万米高空再发射,这样岂不是省了很多燃料?
梁老师说事为您回答这个问题。
初一看这个问题的脑洞确实挺大的,毕竟在一般人的印象中,火箭都是立在地面上,进行点火发射的。
其实吧,很多科学发明或者创新,都是将脑洞开到不可想想的地步,然后加以实现的。
而问题中的脑洞,其实早在上个世纪九十年代的时候,就已经有科学家开过了,而且他们还成功地把这个想法给实现了。
那么第一次将这个想法实现的国家是谁呢?美国。
不得不说,在上个世纪,美国的各种科技确实领先,各种新奇的想法层出不穷。
而这些想法实现之后,还惠及了现在的美国,以至于很多美国的很多科技,都是从上个世纪继承而来。
当然美国之所以能有这样的成绩,因为两次世界大战使得美国的经济超出其他国家很大一截,然后就是国土远离战争,让他们保留下了很多工业基础。
所以他们发展不快都是不可能的。
接下来就说说用飞机发射火箭的事情。先说说飞机发射火箭这个想法的背景。
话说美国当初之所以,想到用飞机发射火箭,是因为在1986年时候,美国遭遇的挑战者号航天飞机失事。
挑战者号升空爆炸,直接导致七名宇航员死亡,原因是挑战者号的固体推进器的密封环失去了作用。
那么这件事之后,美国也就不再研发航天飞机。
美国人自己都说,这是一个代价比较昂贵的战略性错误。
其实这话很容易理解,本来航天飞机是奔着可以重复利用,达到节省费用的目的去的。
结果实践证明,这个想法有点天真,因为航天飞机每一次飞行,所耗费的经费比火箭还要多的。
说道这里有些人不理解为什么?
因为航天飞机每次完成任务着陆之后,他的很多零件其实是需要更换的,比如隔热瓦这种东西,必须一块不剩的全部换掉。
于是这中间的人力成本,零件成本等等,直接就推高了航天飞机的使用费用。
而且这种费用,在挑战者号和哥伦比亚号航天飞机发生事故之后,每一次的检修,变得更加的细致入微,于是这里边的成本再一次的推高到了一个离谱的程度。
毕竟航天飞机光零部件就有二百五十万个左右,这么多零件凑到一起,用结构复杂来形容都不过分。
上边文章提到的挑战者号,之所以升空爆炸究其原因就是一个小小的橡胶圈坏了;而后来的哥伦比亚号航天飞机,更是因为隔热瓦被掉落的塑料泡沫砸坏,而发生解体爆炸的。
所以航天飞机哪怕是一个小小的部件,一时疏忽都会造成灾难性的后果。
而想要避免这种灾难,这种检测得细致到怎样的程度才成?那么成本被无限推高也就在所难免了。
以至于后来的航天飞机每年的花费,占据了美国民用航天费用的三分之一。
关于成本问题还有一点,本来一架航天飞机美国人打算,用一百多次是没有问题的。
但事实上,五架航天飞机加到一块,总飞行次数也就堪堪突破一百次,达到一百三十五次。
面对这种情况,航天飞机这个项目就被裁掉了,不会研发后期型号了。
那么面对这种局面,与此相关的企业就受到了一定程度的影响。
再加上,上个世纪九十年代,因为苏联的解体,美军没有了对手,他们开始全面压制各种费用。
美国人的火箭发动机都要从俄罗斯那里购买了。
在这种背景下,美国的低轨道航天运输能力就变得短缺起来。
这又催生了美国在商用运载火箭政策上的变化,开始允许私人资本加入到运载工具的研发上。
而私人资本为了拥有足够的利润空间,那么在发射成本上就会考虑很多。
于是美国的轨道科学公司,走出了别样的道路,推出了飞马座火箭。
这个东西其实就是用飞机搭载火箭,然后在空中发射火箭。
那么这个飞马座火箭,从1990年的五月份开始第一次发射,截至到2003年,一共发射了三十三次,其中失败的次数只有三次而已。
说道这里就会产生一个问题,这个公司为什么能够如此之快地实现飞机发射火箭的呢?
其实,用飞机搭载火箭进行发射的技术,之前就有积累,而且是相当成功。
当然了,这项技术最开始的时候,他的目的并不是最终将卫星之类的东西送入轨道,而是用来攻击卫星的。
1984年的时候,美国空军用一架F15装载了反卫星导弹,在空中将导弹送入到天空击毁卫星的。
当然这个技术和飞机搭载火箭送卫星入轨是有差距的,卫星火箭要比导弹的个头大重量大,一般的飞机做不了这件事。
飞机搭载火箭的成本。用飞机发射火箭最吸引人的地方,就是飞机可以重复使用,而这种飞机的成本可没有航天飞机那么的高,那么的娇贵。
维护的时候,只要当普通的轰炸机来维护就完全可以了。
所以用飞机搭载火箭发射的成本,会被拉得很低。
那么在每一次发射的时候,成本的缩减又体现在哪里呢?
首先很多人认为,用飞机搭载火箭的发射方式,可以大大减少航天燃料的注入,所以成本的缩减具体应该体现在燃料的减少上。
其实这个想法是不对的,虽然用飞机搭载火箭进行发射,可以省去一级火箭。
但缩减的成本并不在燃料上,因为燃料成本其实仅仅占据火箭发射成本不到1%的水平上。
所以燃料是火箭发射过程中最为便宜的成本。
也就是说火箭成本其实全部在火箭箭体上,这其中火箭发动机占据了很大一块。
取消了一级火箭,不仅箭体少了一截,还少了一个火箭发动机,还是最大个的那个火箭发动机。
目前有很多技术在研究火箭发射回收系统,这其中回收的主要是火箭发动机,然后是箭体中的一些关键零件。
那么整个发射费用可以减少多少呢?
用飞机搭载火箭发射它每一次发射的费用,仅仅是地面发射火箭的一半而已。
如果想要火箭发射卫星的话,使用飞机搭载火箭发射的话,卫星出品方只需要支付过去地面发射的三分之一的价格就可以了。
所以两下一比较,飞机搭载火箭进行发射的前景是相当广阔的。
那么还有其他优点吗?当然有,第一个就是飞机搭载火箭的时间比地面发射火箭的时间,要短很多。
要知道地面发射火箭,一般都是液体燃料。而将燃料装到火箭上,这个过程短一点需要几天,长一点的话几个星期都有可能,比几个星期还要长的也不是没有。
而飞机搭载火箭进行发射,首先就已经省去了一截火箭,所以加入的燃料时间就会变短。
除此之外,它使用的还是固体燃料,这可比液体燃料装的时间更短。
所以前后算下来,发射一次飞机搭载火箭的模式,最多也就需要十二个小时的准备时间,它就可以就位发射了。
那么地面发射除了加注燃料费时间,它还需要地面有很多辅助设备才能进行发射的。
而这个辅助设备不是一般的庞大,如果要进行发射,前期的准备工作和流程就相当的繁琐。
这还不算,还要考虑到发射场的安全,以及火箭在发射过程中,掉落的箭体别造成危害。
所以地面发射选址还得要照顾多方面的影响。
用飞机搭载火箭进行发射,就不存在这个约束,只要能让轰炸机一类的大型飞机降落的机场,都可以作为它的发射场所。
当然考虑到掉落区的安全性,飞机只要带着火箭飞到大海上进行发射,就完全可以了。
也就是说,飞机可以做到拉着火箭到处跑,随便挑个地方就可以进行发射了。
那么这个特点如果进入到战争状态,就是一个非常好的优点。
要知道,如今的战争又是信息化,又是物联网的,离开了卫星基本上就会消弱一半以上的战斗力。
所以当战争爆发之后,天空上飞行的卫星就成为了第一个被攻击的目标。
如果卫星被销毁,用地面发射火箭补足这颗卫星,准备时间就等不起。
而用飞机搭载火箭进行发射,就变得方便了许多,可以做到随时发射,随时补充卫星。
就算是遇到火箭发射场被摧毁,只要有可以降落轰炸机的大型飞机,卫星依然可以发射。
最后一个优点,空中发射火箭的高度,气压只有地面的四分之一。
这样带来的直接好处就是,运载火箭的喷管就不需要受到地面发射那么的限制了,也不用考虑,从地面飞到太空,从一个大气压变成真空的状态。
所以在飞机上发射火箭,可以让飞机的速度降低十分之一以上。
而且因为飞机的存在,代替了火箭的一级箭体,这可以让运载火箭的速度性能比地面发射提高不到2%的效果。
这么算下来的话,用飞机搭载火箭进行发射确实节省燃料。
接着说说用飞机搭载火箭进行发射,目前遇到的缺点。那么用飞机搭载火箭进行发射,它的关键点并不是说飞机得飞多高才行,而是飞机必须飞得快才行。
因为火箭想要飞入太空,将卫星送入轨道,要达到第一宇宙速度才行,这个速度是一秒近八公里的速度。
所以想要用飞机把火箭成功地发射出去,是要提高飞机的飞行速度才行。
就这么一个要求,直接难到了很多的飞机。
要知道目前量产的高速飞机也就是美国的黑鸟侦察机,还有就是苏联的米格25,米格31。
这些飞机的高度都行,可以做到三万米的高空飞行,但他们的最大速度也就在一秒一公里的范围徘徊。
就算这些飞机的速度加上火箭本身的技术是可以突破屏障的,但以上的飞机,它能搭载火箭吗?
火箭可不是导弹,里面要装卫星的。
所以以火箭的重量和个头,这些飞机都不合适。
也就是说,要想用飞机发射火箭,飞机得足够大,火箭的一些技术也得上去,突破地面火箭达到同一高度的速度。
那么飞机的首选就是轰炸机,或者是直接制造专用飞机。
比如美国的飞马座空中发射系统,初期使用的飞机就是一架B52轰炸机改装过来的飞机。
而想要发射更大一点的火箭,显然一架B52轰炸机是不够使用的。
于是美国又造了平流层发射的双身飞机,就这个巨无霸,光轮子就有二十八个,翼展就达到了一百一十七米。
使用的发动机就高达六台,重量达到了恐怖的二百二十六吨。
这也让这架双身飞机有了二十五万公斤的有效载荷。
那么这个双身飞机到底是怎么回事呢?
其实就是两架波音飞机缝合到一块制造出来的。
话说道这里,其实有一个问题就很明显了。
用飞机搭载火箭在空中进行发射,它的搭载卫星的重量不会大。
事实上也是如此,以目前的技术,也只能发射一些微型或者超微型卫星,个头大一点的卫星是发射不了的。
如果想要发射更头更大,装载重量更多的卫星,就只能造更大的飞机,比如说文章上边说的,用两架波音缝合到一块的双身飞机。
再有一个缺点就是,空中发射的火箭,所涉及的技术难度都是非常高的。
比如,火箭发射的时候,是要强调飞机和火箭脱离的那一刻,找到正确的位置才能让火箭进行点火发射的。
因为飞机在天空中飞行发射,所以火箭进入发射之前它的定位是做不到精确的,只能做出一个大致区域的推断。
这就直接导致地面想要对整个过程实施监控是无法做到的。
这也是为什么,很多人听到看到的卫星发射,总是地面发射的,而很少听到空中发射火箭的事情。
因为以目前的技术,虽然能做到用飞机发射,但很难大面积的推广。
不管怎么说吧,用飞机搭载火箭进行发射,这绝对是以后的一个发展方向。
如今不仅美国在研发,俄罗斯也有,甚至是日本也在琢磨这件事。
当然,不要羡慕他们,在航天领域中,有一个国家技术一点都不差,猜猜他是谁?
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