2022年7月27日11时31分,天舟三号货运飞船受控再入大气层,飞船绝大部分器件被烧蚀烧毁,少量残骸落入南沉寂洋预定安全海域。
坊间有传闻,一艘货运飞船本钱高达3.5亿人民币(5200万美元),载人飞船更是高达8.5亿人民币(1.3亿美元),为什么不会回收再利用,要白白丧失那么多钱?
货运飞船3.5亿,载人飞船8.5亿,这都是真的吗?
跟航天搭边的都很贵,这个大家都知道,但是贵到云云地步还真是没人信任呢,以是大家对这个天价都有些半信半疑,但很抱歉,这个单价是真的,因为公布这个代价不是某个爆料人士,而是来自一篇中国未来空间站运营本钱的论文。
这是一篇2021年2月5日发表在《中国科学技术科学》上的论文,标题是“空间站恒久运行的在轨变乱和运输访问的综合规划”,对空间站整体运行规划好比运输发射调度、在轨变乱分配、物流规划等做了非常具体的介绍,构建了运营模型,基于算法优化规划调度,以求达到最高的运营服从。
其中就对有关于整体运营本钱的计算时涉及到了飞船的本钱,因此我国载人飞船和货运飞船的本钱就明白于天下了:
以是一艘货运飞船本钱3.5亿人民币,载人飞船8.5亿人民币的数据是对的,而且这个数据是可信的,那么题目来,我们的飞船在环球究竟是算贵呢还是自制呢?
同盟号飞船和进步号货运飞船本钱究竟多少?
没有对比就看不出费用高低,我们以俄罗斯的载人和货运飞船做对比,看看两者到底是谁家的更贵一些,在一个“StackexChange”的站点笔者搜到了俄罗斯飞船的代价,清单如下:
同盟号飞船的本钱清单:
- 火箭:1500到2500万美元
- 飞船:2333万美元
- 后勤:150万美元(在发射前将火箭和飞船运送到航天发射场和仓库)
- 发射:450万美元(发射准备、发射服务、燃料、机组人员准备)
- 跟踪:400万美元(控制轨道飞行、对接、离开、着陆)
- 着陆:100万美元(搜索和救济服务)
- 总计:~3.4 或 ~4.0 = 3400/60 或 4000/60 = 5660万美元或 6660 万美元。
进步号货运飞船的本钱清单:
- 火箭:2083 万美元
- 飞船:1500 万美元
- 后勤:150万美元(在发射前将火箭和飞船运送到航天发射场和仓库)
- 发射:300万美元(发射准备、服务和燃料)
- 跟踪:300万美元(控制轨道飞行、对接、离开)
- 总计:4860万美元
这个资料来自Quora上的一个问答,但原始资料来自一份俄语版的PDF,结果这个来自.ru的网站不知道是比屏蔽了还是关闭了,居然找不到原始资料,以是就以这个数据作为参考,似乎还是具有一些可信度。
同盟号载人飞船
笔者有些惊讶于俄罗斯的发射本钱居然云云之低,赶紧查看了下Quora的答复时间,结果发现是2022年2月21日的,看来还没逾期效期,但着实是看不到PDF的资料时间有点忧郁,不过这位作者在文末阐明了一个题目:
进步号货运飞船
这个资料不是商业报价发射,而是政府与发射装备提供商之间的补偿,俄罗斯火箭和飞船的制造商RSC Energia的股权分配是政府持有62%股份,笔者着实有些搞不懂这个意思,假设这是占比38%的本钱,那么真实的本钱应该是:
载人飞船:5660万美元/6660万美元 ÷ 0.38 = 1.49/1.75亿美元?
5660万美元/6660万美元 ÷ 0.62 = 9130万美元/1.07亿美元?
货运飞船:4860万美元 ÷ 0.38 = 1.28亿美元?
4860万美元 ÷ 0.62 = 7838万美元?
似乎如许算又有点不对,但不折合数据感觉又有点低了,而折合后呢又太高了。这些代价都是包罗了发射全部本钱的,从中国科学技术上的论文来看,我们的飞船和货运飞船似乎也是包罗了发射代价,甚至是货品,因为从表格的意思来明白就是如许:
货运飞船本钱
载人飞船本钱
假设按“折扣”前计算,那么同盟号载人飞船:5660万美元/6660万美元完胜我国的神舟飞船1.3亿美元,货运飞船:4860万美元同样完胜于我国的天舟三号飞船:5200万美元。
折扣后的代价则又完全超出我国的飞船本钱价,以是笔者也是有点懵,不知道该信任哪个数据,别的笔者还查了载人龙飞船的代价,原来以为俄罗斯的本钱应该很难找,SpaceX的本钱很好找,结果大大出乎料想,网上几乎就没公开SpaceX的具体本钱,只有一个猎鹰9号火箭的发射本钱低于3000万美元。
不过SpaceX的飞船是可以回收再次利用的,以是这个本钱利用之后就会降到很可骇的水平,假如目前有一个商业太空旅游项目,那么SpaceX大概就会将大家给秒了,以是必须要发展可回收的飞船技术。
为什么不回收再利用?是技术上不可吗?
这里说的回收着实是两个题目,一个是载人飞船回收,另一个则是货运飞船回收!两个都放开了讨论一下,关于载人飞船,由于其特别性子是必须回收的,也就是无论你打不打算回收,载人飞船必须返回地球,究竟是载了人的。
神舟飞船还可以再次利用吗?
以是题目就来了,既然已经回收了,为什么不再次利用呢?着实是否回收再利用要看代价,载人飞船有两种结构,同盟号和神舟飞船利用的是三舱结构,分别是:
1、返回舱:包罗驾驶与飞船控制中心;
2、轨道舱:在轨时可以作为航天员短暂的运动地域;
3、推进舱:包罗控制发动机和姿态发动机以及太阳能电池等;
同盟号是比较早期的飞船经典结构,飞船都为钟形,在其前部是轨道舱,中间是返回舱,而在后半部分则是推进舱,神舟飞船也是类似的结构,其结构图如下:
SpaceX的载人龙飞船则是两舱结构,在哪个大抵圆锥体的结构中包罗了返回舱和轨道舱,在厥后部则推进舱:
其圆锥形头部包罗了逃逸火箭发动机、乘员舱和轨道舱,下面玄色部分则是推进舱与太阳能电池。
返回舱是整个系统的核心部分,控制中心以及人员生存维生系统都在这里,当然轨道舱也有独立系统保证在轨生存,而推进舱则是变轨、调姿以及返回减速利用,在返回时,神舟系列飞船会先将轨道舱扬弃,然后开启火箭发动机减速进入再入走廊,再在140千米高度抛掉推进舱,90~100千米处进入大气层,然后是黑障、出黑障、自然减速、开伞、抛掉防烧大底、开启反推火箭软着陆。
SpaceX龙飞船返回也差不多,只不龙飞船的飞船和轨道舱是连一起的,除了抛掉推进舱,其他系统都会回到地面。
回收:SpaceX已经考虑到了极致
龙飞船将逃逸火箭以及返回舱和轨道舱都整合到了一起,唯一抛掉的是推进舱,因为这个推进舱着实欠好处置惩罚,底部是防热大底,顶部是成员通道,不得不扬弃这个代价比较高、但却难以带回的推进舱,总的来说,SpaceX的龙飞船回收代价还是比较高的,因为带回了返回舱和轨道舱。
而神舟飞船则否则,它的飞船和轨道舱是独立设计的,返回时无法保证稳定,因此这是最先被扬弃的,而完成了减速任务的推进舱也只能被扬弃,只带返来一个返回舱,其代价比较有限。
因此神舟飞船可以说没有考虑过返回,不过我们了解到同盟号飞船会将关键装备拆除以供新的飞船利用,如许也从另一个角度上回收利用了,但却没查到神舟飞船是否有如许操纵,信任也会作如许的考虑。
新一代飞船:已考虑回收再次利用
我国的神舟飞船载人数量是3人,这个数量只能说够用吧,不过在新一代载人飞船中的乘员数量已经从三人上升到了6~7人,这个数量和龙飞船以及猎户座飞船等基本一致,而且也考虑了重复利用的题目。
其结构和龙飞船比较靠近,与猎户座飞船的大锥形差别比较大,没有谁优谁劣的题目,大概是各自熟悉以及选定的结构不一样吧。
货运飞船能回收吗?
关于货运飞船部分,至少在经典的飞船结构系统中还没有哪个国家大概构造考虑回收,因为货运飞船主要是带货利用,少则2~3吨,多则6~7吨,好比我国的天舟三号最大载货量就有6.6吨左右,这个薄壳型结构回收是最困难的。
因为在穿越大气层时须要有防烧蚀结构,还要加固这个货运飞船防止它在大气层中崩溃须要额外的质量,因此在目前的货运飞船上增长回收体系显然有些得不偿失,因此在传统的飞船结构上根本不会考虑回收。
StarShip:打破齐备常规的星舰
StarShip也就是SpaceX的星舰,它的高度达到了50米,直径达到了9米,装载了1200吨液氧和液态甲烷燃料,当然这个只是“飞船”,尚有它的助推器,高度70米,直径9米,装了3400液氧和甲烷的燃料。
不过发射时作为飞船的“星舰”并没有装满燃料,最多只有100吨人员+载荷以及部分燃料,等送到轨道上后再由后续发射的星舰为其不断加油,直至其到达足够实行任务好比登月、探火等任务后才会从近地轨道上出发。
返回时则不会扬弃任何质量,除非返回时燃料超过其返回质量答应,它的整个飞船包罗乘员舱、生活舱、货舱以及推进舱所有质量都返回地面,这是第一艘全回收的飞船,未来实行阿尔忒弥斯操持的登月飞船则是没有防热瓦设计的星舰登月版,其模式和星舰一样的。
尽管这个设计非常完善,但测试却不太顺利,简直就是屡试屡爆,不过就目前进度而言还是有的,而不断圈钱砸钱的马斯克离成功也越来越近,星舰是人类历史上最大规模的运载火箭之一,还是希望马斯克能干成,不过向火星移民百万就拉到了。(完) |