上世纪末,当中国航天事业刚刚起步时,我国著名科学家钱学森提出了一个超前的设想——中国也要发展自己的航天飞机。
航天飞机是一种介于飞机和火箭之间的天地往返工具。它既能像火箭一样垂直起飞进入太空,又能在返回地球时像飞机那样水平着陆,并且具有可重复使用的特点。
钱学森认为,航天飞机的出现将彻底改变传统的太空运输模式,大大降低航天任务成本,拓宽太空探索的应用范围。
他在给科研部门的信中强调,航天飞机不仅能够承担物资运输,还能执行太空科学实验、卫星维护等多种任务,是未来国家在太空立足的关键。
他希望中国能在21世纪实现这一愿景,认为这是“国家大事”,条件成熟时将航天飞机纳入发展蓝图,为中国在未来的国际航天竞争中赢得战略优势。当时中国航天技术尚处于发展初期,研发这样复杂的航天器难度极大。航天飞机的设计与常规飞船不同,结构复杂、材料要求高,涉及到飞行器工程、空气动力学、热防护等多个领域。
经过反复考量,中国决定以载人飞船作为发展重点,并且以后来的“神舟”系列作为航天发展先期工程予以实施。
时隔数十年,随着我国载人工程技术的不断飞跃,我国已经研发出了天舟系列货运飞船,负责空间站物资运输,如今即将发射天舟八号飞船。
虽然天舟八号因海南台风天气推迟到11月中旬才能发射,但就在这个间隙,我国新型的天地往返工具竟然意外曝光!
10月29日,在神舟十九号载人飞行任务发布会上,除了常规的任务公告,官方罕见地透露了一项重磅计划:未来,中国空间站的低成本货物运输将由“轻舟货运飞船”和“昊龙货运航天飞机”共同承担。
这个名字无疑点燃了人们的好奇心,“航天飞机”这个词一下子把大家带回到了美苏争霸的时代,那个美国试图通过航天飞机来实现廉价天地往返运载的黄金时代。美国在冷战期间创造的航天飞机曾是技术的巅峰,它们不仅能垂直发射,还能像普通飞机那样滑行着陆,并且具备重复使用的能力。
凭借这一系列优势,美国打造了哥伦比亚号、挑战者号、发现号、亚特兰蒂斯号和奋进号五架执行飞行任务的航天飞机,以及用于测试的企业号。
航天飞机的设计结合了飞机与航天器的优点,在大气层内利用升力滑翔,节省燃料;在太空中,宽大的货舱可以运送大尺寸的货物。
如此先进的技术加持之下,航天飞机一度被视为改变人类太空运输方式的革命性工具。然而,航天飞机的复杂设计也带来了无穷无尽的技术和资金难题。
航天飞机结构极其复杂,每架有超过250万个零部件,370公里长的线缆和27000块隔热瓦,是人类历史上最复杂的机器之一。
这种高复杂度让航天飞机的研发、维护和运行成本都极为惊人。
美国在整个航天飞机项目上总计投入了1960亿美元,是最初预算的四倍,单次任务花费高达7.75亿美元,昂贵的开销远远超出了预期。
然而,成本问题只是其中之一,更为致命的是安全问题——在80年代和2000年代,由于检测和维修难度大,挑战者号和哥伦比亚号的两次重大事故更是给美国航天计划带来了毁灭性的打击。
航天飞机的安全性饱受质疑,美国最终在2011年正式宣布航天飞机退役,结束了这一昂贵的试验。
美国放弃的航天飞机是否真的就毫无前途?显然不是。航天飞机的构想本身是非常有价值的,通过结合飞机和航天器的优势,能够在一定程度上实现灵活的天地往返运载。
挑战者号和哥伦比亚号的事故根源在于当时的技术和维护体系,并不是航天飞机的概念不成熟。
事实上,美国在放弃了传统的航天飞机后,也并未完全抛弃这一构想。例如,他们开发了缩小版的X-37B航天器。
这个微缩的航天飞机只有四分之一的体积,但飞行速度最高可达25马赫,且所有功能能全自动运行,无需地面遥控。
随着SpaceX等企业崛起,美国也在探索新的重复使用航天器。
因此,在技术逐步突破的今天,航天飞机的重新出现不仅仅是对过去的继承,更是技术发展的一个新节点。
中国的空天飞机研发并非从零开始。自2020年起,中国陆续进行了三次“可重复使用航天器”测试。
第一次是在2020年9月,进行了超过一天的太空飞行;2021年7月,第二次发射的航天器成功平稳水平着陆在阿拉善右旗机场;第三次是在2022年8月,完成了长达276天的飞行任务。
此次宣布的“昊龙号”航天飞机,肯定也并非简单的“复刻”美式航天飞机,按照中国一贯的策略,“公布一代、保密一代、研发一代、预研一代”,如今在航天飞机方面,我国明显已经有了十足的把握才会公诸于世。
这也标志着中国对航天飞机的重视与承诺,尤其在低成本货物运输方面的应用,在未来几年内将成为实现中国空间站稳定运行的重要一环。
今天的中国,早已今非昔比,各项技术逐渐成熟,材料科学、风洞测试、飞行控制等领域都取得了显著进展。
尤其在国产风洞测试技术的支持下,航天飞机的高速再入技术得到了有效验证。
可以预见,未来随着技术进一步完善,中国甚至有可能将航天飞机扩展到载人航天领域。如果这一切得以实现,中国不仅将填补美国因航天飞机退役而留下的空白,还将在空天飞机的可持续发展上走出一条独特的道路。
届时,中国航天将不再仅仅局限于发射一次性火箭,而是将探索出一种更加灵活的天地往返模式。
对于美国而言,中国研发航天飞机的消息放出,估计又该令他们焦虑了!
美国当年因两次事故和高昂的成本而不得不放弃,而今中国却凭借技术优势一步步实现航天飞机的复兴。
这不仅是对美国当年失败的“打脸”,更是对中国自身航天技术积累的一种肯定。
钱学森当年提出空天飞机的构想时,或许并未预见到未来中国在这一领域的成就,但他对未来的判断无疑是远见卓识。
今天的中国航天人,在实现这一梦想的路上,显然已经走的更远了。