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中国可重复使用试验航天器在轨飞行276天成功着陆,有哪些技术突破?

2023-05-08 15:41:26 综合报道 阅读:
我国在酒泉卫星发射中心成功发射的可重复使用试验航天器,在轨飞行276天后,于5月8日成功返回预定着陆场。可重复使用航天器的终极目标,是能像飞机一样水平起降、可单级入轨的“空天飞机”。其为了提高在大气层内的飞行效率,需要用涡轮发动机、冲压发动机与火箭形成组合动力,目前国内已有相关研究,但该技术难度极大,业内人士预计还需要15年左右才能有所突破。

据新华社,我国在酒泉卫星发射中心成功发射的可重复使用试验航天器,在轨飞行276天后,于5月8日成功返回预定着陆场。此次试验的圆满成功,标志着我国可重复使用航天器技术研究取得重要突破,后续可为和平利用太空提供更加便捷、廉价的往返方式。33Bednc

据了解,可重复使用试验航天器的首次飞行是在2020年9月4日,在轨飞行2天后着陆。33Bednc

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2022年8月5日,我国在酒泉卫星发射中心,运用长征二号F运载火箭,成功发射一型可重复使用的试验航天器,这是长征二号F运载火箭第18次执行发射任务。33Bednc

可复用火箭是技术手段,低成本进入太空才是根本

据北京商报,《航空知识》主编、中国科协航空科技文化普及首席科学传播专家王亚男曾公开介绍,目前,欧美的常规运载火箭,一次发射的总报价基本都已经超过1亿美元,例如美国宇宙神5和欧洲航天局的阿里娅娜5,发射报价分别为1.5亿美元和1.6亿美元,美国的德尔塔4重型运载火箭更是达到3.5亿美元。俄罗斯的运载火箭发射报价要便宜一些,但是一次发射的价格也基本超过5000万美元。33Bednc

而目前降低成本的主要方式还是可重复使用火箭,Space X最大的突破,也正是“低成本进入太空”。33Bednc

此前,SpaceX的猎鹰9和重型猎鹰火箭已具备重复使用的能力,因此可以大幅降低发射成本,猎鹰9和重型猎鹰火箭单价仅为美国同类火箭的一半,比曾经推出的性价比火箭欧洲航天局的阿丽亚娜5还要低20%左右,此外,有消息称,星舰的发射成本已降至10美元/公斤。33Bednc

据上观新闻,我国著名的运载火箭专家、中国工程院院士、中国运载火箭技术研究院副院长、运载火箭系列总设计师龙乐豪表示,火箭可重复使用的好处很多,比如可以降低成本,提高安全性、可靠性,快速进出空间等。可重复使用的火箭分为部分重复使用和完全重复使用。33Bednc

根据计划,我国将在2035年以前研制完成液氧甲烷两级完全重复使用的运载火箭,实现内陆发射,海上垂直回收。 33Bednc

有哪些技术突破?

值得一提的是,此次可重复使用试验航天器公开的信息少之又少,就连中国航天科技集团都表示什么也不能说。33Bednc

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但航天运输系统是牵动航天产业发展和科技进步的龙头,可重复使用运载器的研究将带动高超声速空气动力学、高精度制导控制、先进空天动力、耐高温轻质材料与结构制造、重复使用评估标准等学科和技术的发展,即对重复使用运输系统开展的相关研究将进一步促进我国基础学科和工程技术水平的整体提升。33Bednc

据悉,新一代可重复使用航天器的特点要求热防护系统满足耐高温、抗烧蚀、可重复使用、高效隔热、高可靠性以及低成本等要求。33Bednc

我国的重复使用运载器兼具航天器和航空飞行器的特点,该运载器的起飞方式与传统火箭一样,都是垂直发射,但各子级是并联组合在一起的。回收时,我国的可重复使用运载器将在一二级完成各自任务后,分别返回着陆场,像飞机一样水平降落在跑道上。33Bednc

可重复使用试验航天器设计重复使用次数在20次以上,初期目标是将单位有效载荷运输成本降至目前的五分之一,未来则有望降至十分之一,并且该航天器还将引入航空领域的快速检测理念和技术,力求具备一天一次飞行的能力。33Bednc

可重复使用航天器的终极目标,是能像飞机一样水平起降、可单级入轨的“空天飞机”。其为了提高在大气层内的飞行效率,需要用涡轮发动机、冲压发动机与火箭形成组合动力,目前国内已有相关研究,但该技术难度极大,业内人士预计还需要15年左右才能有所突破。33Bednc

此外,科普中国对可重复使用试验航天器的相关技术做了简单梳理:33Bednc

航天运输系统构建

重复使用航天运输系统总体来看可分为三种技术途径:一是传统运载火箭构型重复使用, 一般包括运载火箭助推/子级回收和垂直起降运载火箭;二是火箭动力重复使用,如升力式构型运载器等;三是组合动力重复使用,如火箭基组合循环、涡轮基组合循环发动机、复合预冷等。33Bednc

据公开论文显示,中国重复使用运载器应遵从部分重复使用到完全重复使用、从火箭动力到组合动力、从两级入轨到单级入轨的战略发展思路。33Bednc

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按照基于运载火箭构型的重复使用、升力式火箭动力重复使用运载器、组合动力重复使用运载器3条技术途径同步开展研究,我国已经在上述三种重复使用技术的发展路线上同步推进并形成了梯次能力。33Bednc

可重复使用热防护技术

航天器返回技术是以再入防热技术、火箭回收技术和某些航空器回收技术为基础逐步发展形成的。随着航天技术的发展,航天器飞行速度越来越高,动加热问题日益严重。33Bednc

可重复使用热防护技术是未来可重复使用航天器必须解决的技术难题之一。新一代可重复使用航天器的特点要求热防护系统满足耐高温更高、抗烧蚀、可重复使用、高效隔热、高可靠性以及低成本等要求。33Bednc

航天器结构寿命跟踪系统

航天器可重复使用可显著降低空间旅行的成本,而航天器在两次飞行之间的结构健康状况评估成为关键问题之一。经研究提出了一种用于航天器结构寿命跟踪的数字双框架,数字双框架是工程系统的数字表示。它可以对真实工程系统进行实时模拟、监测、诊断、状态预测和优化操作。 33Bednc

小结:对后续探索太空有哪些影响?

可重复使用试验航天器的技术实现,有助于我国将“空间站、火星探测、载人登月等”重大任务逐步转向可持续、更加经济的形式。大幅度降低了我国的太空探索成本。33Bednc

中美在太空博弈加剧的情况下,中国有了这种重大技术突破,可以为太空领域的深度探索和利用提供了有力保障,以便更好地满足我国在发展太空经济、提升国家综合实力等方面的需要。33Bednc

我国预计在2030年前全部完成可重复使用运载器的研发及相关飞行试验,届时有望成为全世界首个实现完全重复使用运载器研制的国家。33Bednc

责编:Demi
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