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本文内容均引用权威资料结合个人观点进行撰写,文中已标注文献来源及截图,请知悉。
“烧钱”还是“省钱”?
中国3.5亿人民币打造的天舟七号货运飞船,完成使命后坠入大气层,化为灰烬。而美国SpaceX公司的龙飞船却能回收再利用,上演“太空返航”。
信息来源:《使命完成!“天舟七号”受控再入大气层》,央视新闻,2024年11月18日。
这两种截然不同的结局,引发了关于航天器设计理念的热议:一次性航天器真的是在“烧钱”吗?
可回收技术就一定是未来趋势吗?
两种航天运输模式的对比
天舟七号与龙飞船,虽然都肩负着货运的使命,但它们的设计理念却如同单程票和往返票般泾渭分明。而这种差异,源于两国航天战略的差异,也源于对任务需求的精准把握。
天舟七号,自诞生之初就被赋予了明确的定位:空间站的“快递小哥”。它的任务是将物资高效、可靠地送达天宫空间站,为航天员提供生活保障和科研设备。
因此,设计团队更注重的是如何最大化运载能力和任务成功率,而非追求可回收性。7.4吨的运载能力,正是其“单程票”设计理念的最佳体现。
所有设计都围绕着单次任务展开,尽可能精简结构,降低成本。这种“轻装上阵”的策略,使得天舟七号的制造成本控制在3.5亿人民币,相较于动辄数十亿美元的龙飞船,无疑是一笔经济账上的“精打细算”。
反观龙飞船,其诞生背景则与美国航天产业的转型密不可分。航天飞机不再使用后,美国开始支持私人公司参与航天事业,旨在通过私营企业的力量减少太空运输的花费,同时研究可重复使用技术的商业潜力。
龙飞船,作为SpaceX的“明星产品”,正是这一战略的产物。其可回收设计,虽然单次任务运载能力略逊于天舟七号(约6吨),但却瞄准了长远利益:通过重复使用降低单次发射成本。
然而,理想很丰满,现实很骨感。
可回收技术的经济与战略考量
研发这个龙飞船花了31亿美元,算得上是笔大投入了。即便能够重复使用,每次回收后的维护和翻新成本也居高不下,其“往返票”的经济效益究竟如何,仍有待商榷。
很显然,天舟七号和龙飞船的设计,不仅仅是理念上的不同,背后还涉及着成本效益和技术难度的较量。
一次性设计,意味着低廉的初期投入和简化的制造流程,但却无法重复利用;而可回收设计,虽然能够降低长期运营成本,但却面临着高昂的研发费用和复杂的维护难题。
天舟七号的单次设计在费用上显然更有优势,这种省钱方法让中国航天在预算有限的情况下,能频繁地运送物资,确保太空站的正常运作。
而龙飞船,尽管背负着降低发射成本的使命,但其高昂的研发和维护费用,使得其经济效益的实现变得更加漫长和复杂。
信息来源:《“龙”腾太空!一起来场SpaceX龙飞船探秘之旅|世说新语》,封面新闻,2024年2月11日。
值得注意的是,从技术角度来看,航天器重返大气层时,会跟空气猛烈摩擦,造成几千度的高温。
这时,龙飞船的可回收设计,需要采用更为先进的隔热材料和结构设计,以抵御高温的侵蚀。但是,每次回收飞船后,都得给它来个大检查和保养,好让它下次任务时能正常工作。
而天舟七号的一次性设计,则规避了这些技术难题,简化了制造流程,降低了技术风险。
实际上,天舟七号与龙飞船的设计皆独具一格,此情形映射出中美于航天领域中相异的发展构想,尽显两国在该领域的别样路径。
我国航天事业以实际出发、稳步推进的态度,既看重经济收益,又力求任务顺利完成。
这种一次性设计正是天舟系列飞船战略部署的一部分。它以低成本、高效率的方式,满足了空间站的物资补给需求,确保了中国航天的稳步发展。
而美国的航天领域更侧重于研发新技术和进行尖端探索。龙飞船的可回收设计,代表着美国在商业航天领域的雄心壮志。
这项目旨在减少航天发射的花销,促进航天产业变成赚钱的生意,最终让太空探险变得可持续。
但这并不代表中国在回收技术方面不够重视。
中国可回收航天技术的进步
中国在载人飞船和无人探测器回收技术上有着不少实际操作经验。神舟飞船的返回舱设计,以及探月工程中嫦娥五号的样品返回,都展现了中国在航天器回收技术方面的实力。
2023年5月和2024年9月成功返回着陆的可重复使用航天器,则更进一步证明了中国在该领域的技术积累。
将价值数亿人民币的航天器付之一炬,在外界看来或许是一种“浪费”,但深究其背后的逻辑,我们不难发现,一次性设计并非简单的“烧钱”,而是一种基于现实考量和成本效益的理性选择。
与其花费大量人力物力进行回收,不如将其作为空间站的“垃圾桶”,装载废弃物和损耗设备,一同坠入大气层销毁,一举两得。
这种“物尽其用”的方式,最大程度地减少了太空垃圾的产生,也避免了对空间站的潜在风险。
值得一提的是,在太空探索中,速度至上,分秒必争。中国航天总能快速调整、迅速完成任务,这已成为他们的特色。而天舟系列飞船,正是这种风格的最佳体现。
不可否认的是,一次性设计并非一成不变。随着中国航天技术的不断进步和新材料的研发,未来在特定任务上,中国也会考虑采用可回收航天器。
但这并不代表我们要完全摒弃一次性设计的优点。在当前阶段,对于一些特定任务,例如空间站物资补给,一次性设计仍然是最经济、最可靠的选择。
可回收技术,虽然代表着航天技术的未来发展方向,但并非万能药。例如,龙飞船的研发投入相当可观,达到了31亿美元,这对不少国家来说都是个天价。
而且,回收技术会遇到不少技术难题。航天器再入大气层时,需要承受极高的温度和压力。这对航天器的材料、设计和控制系统提出了很高的标准。
如何确保航天器在极端环境下安全返回,并保持其可重复使用性,仍然是一个巨大的挑战。
在未来,一次性设计和可回收技术将在航天领域并存发展,各自发挥其优势。对于一些成本敏感、技术难度较低的任务,一次性设计仍然是首选方案。
而对于一些需要长期运营、高频次往返的任务,例如载人航天和深空探测,可回收技术将发恢其作用。
笔者认为
不可否认,一次性设计并非“浪费”,而是基于现实考量和成本效益的理性选择;可回收技术并非万能药,而是面临着高成本和技术瓶颈的挑战。
相信未来,随着技术的进步和成本的降低,可重复利用技术必将在航天领域发挥越来越重要的作用。