此时此刻,我国的“天宫二号”空间实验室正在太空中等待“神舟十一号”飞船的到来,这是中国航天事业的一小步,然而还远远不够。像坐飞机那样遨游太空是人们的梦想,也是航天科学家的不懈追求。可以像飞机一样平稳起降,又能如火箭一般冲破地球束缚的飞行器,是未来实现“太空航班”的理想载体之一。中国方面已经公布了在研制的多种方案,如今,这个篮子里的型号又多了一款。

中国研制世界最大太空飞机 可载20人-青年力中国研制世界最大太空飞机 可载20人-青年力

中国运载火箭技术研究院的太空飞机方案之一

国际科学周刊《新科学家》( New Scientist)网站10月3日报道称,就连中国也无法抗拒太空旅游的吸引力。据了解,一家有政府背景的中国机构正在研制巨型太空飞机(原文为 spaceplane,泛指航天飞机和空天飞机——观察者网注)。这架太空飞机最多可搭载20名游客,并在一天之内飞抵太空边缘——其承诺搭载游客的人数大大超过目前任何其他商业宇航公司。

中国运载火箭技术研究院(CALT,简称火箭院,即航天一院——观察者网注)的专家最近在墨西哥瓜达拉哈拉举行的第67届国际宇航大会(ICA)上称,该院已设计出简单的整体式太空飞机,其设计旨在搭载更多的乘客。

该研究院的设计团队在报告中写道:“越来越多的普通人对太空飞行感兴趣。”报告还称,该项目对老板和商人非常有吸引力。

据称他们已设计出一款可依靠自身动力起飞的带翼火箭。这使其有别于英国维珍银河公司的“太空船二号”(SpaceShipTwo),后者必须通过运载母机携带至一定高度才能发射。

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母机搭载的“太空船二号”

CALT设计团队的负责人韩鹏鑫说:“太空飞机将像火箭一样垂直起飞,并自动在跑道上着陆,不需任何地面或机载设备的干预。”

该团队已设计出两种版本的太空飞机。第一种的重量为10吨,翼展6米,将能搭载5名乘客,以最大6马赫的速度飞行至100公里的高度——这是太空飞行正式开始的高度,并进行2分钟的失重飞行。

而另一种放大了的版本:翼长12米、重量达100吨的太空飞机预计可搭载20名乘客,以8马赫的速度飞行至130公里的高度,并进行4分钟的失重飞行。这款机型还能在外挂火箭的帮助下将小型卫星送入轨道。韩鹏新说,这种运载能力将降低游客的机票价格。

设计团队希望太空飞机可被反复使用,因此每架飞机的设计飞行次数将达到50次。韩鹏新说,太空飞机的试飞时间已被提前。他说:“试飞将在未来两年内完成,几乎所有的地面测试已完成,测试中全部子系统运转良好。”他表示,预计一次太空飞行的费用将在20万至25万美元之间。

两个月前,CALT所属的中国航天科技集团公司披露,正在研制组合动力飞行器项目,未来普通人上太空的成本和门槛将有望大大降低。组合动力飞行器是一种集成涡轮发动机、冲压发动机、火箭发动机等多种动力的飞行器。

CALT研发中心副总研究师张永介绍,组合动力和传统的火箭动力相比较而言,它是一种新型动力,从广义上来讲,就是把不同的动力形式组合到一起就叫组合动力。张永表示,计划利用3-5年的时间掌握相应的关键技术,在2030年左右实现应用目的,达到亚轨道应用和入轨应用这种模式。

目前不知这个项目与前述太空飞机是否是同一个项目,但二者的相似性较高。

在国际航空航天领域竞争日趋激烈的今天,组合动力飞行器作为未来发展的重要方向,具有巨大的商业、经济和社会价值。与此同时,组合动力飞行器技术难度大、复杂程度高,需动员多方力量、付出较大精力、闯过无数难关才有可能实现。

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9月20日,“首届中国组合动力飞行器发展论坛暨2016年航天一院CALT论坛”召开

为了早日突破组合动力飞行器技术,9月20日,“首届中国组合动力飞行器发展论坛暨2016年航天一院CALT论坛”召开,与会人员探讨了组合动力飞行器技术的实现途径,畅谈了组合动力飞行器的优势与难点,也分享了自己的研究成果与前沿观点。

来自中国科协、科技部、国防科工局、中国航天科技集团公司、中国航天科工集团公司、中国航空工业集团、中国商用飞机有限公司等单位及其所属研究机构,以及中国科学院力学研究所、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、南京航空航天大学、浙江大学等国内相关领域知名院所和高校的领导、院士、专家、论文作者共计300余人参加了论坛。

此外,在9月12日举行的第二届中国商业航天高峰论坛上,中国航天科工集团也披露了将于2030年完成试飞的空天飞机项目“腾云工程”。

腾云工程对应空天往返飞行项目,突破以组合动力、机体/推进一体化技术为代表的核心技术,完善试验设施建设,建成空天飞行器技术综合研究体系。

据介绍,这是可执行航天发射任务,并多次重复使用的新一代天地往返飞行器,可在地面机场水平起飞,具有廉价、安全、便捷、机动等优势,是国际上天地往返运输领域的发展热点。

空天飞行器从机场水平起飞,在大气层中加速爬升;到达30至40公里高度时一二级分离,一级水平着陆返回;二级继续爬升进入近地轨道,完成运输任务后再入返回。该工程涵盖多项关键技术,包括结构和热防护、气动外形设计、组合动力系统等。

腾云工程计划在2020年完成组合发动机模态转换技术验证飞行试验;2025年完成关键技术攻关;2030年完成两级入轨空天飞行器技术验证试飞。

在上述有翼的太空飞机方案之外,我国也在完善传统的载人飞船,除了“神舟”飞船,新一代多用途飞船已在研制当中。

6月25日,长征七号运载火箭搭载的多用途飞船缩比返回舱在海南文昌发射场送入轨道,并由上面级进行飞行和返回控制。26日,缩比返回舱巴丹吉林沙漠腹地的戈壁滩成功着陆。

新一代多用途飞船的缩比返回舱总质量约2600千克,高度约2.3米,最大外径2.6米,采用返回舱和过渡段的两舱构型。

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6月26日,长征七号运载火箭搭载的多用途飞船缩比返回舱在巴丹吉林沙漠腹地的戈壁滩成功着陆。

我国目前的“神舟”飞船设计任务是支持近地的,比如空间站、近地轨道的任务,无法承担更艰巨的深空载人探测任务。而一旦缩比返回舱相关技术得到验证,将为我国新一代多用途飞船将再添利器。该型飞船将比“神舟”搭乘多一倍左右的航天员到达更远的深空,满足未来载人登月、载人探火等任务,同时还可以根据不同任务设置飞船布局。

延伸阅读:

外媒:中国重新定义太空 或成唯一拥有空间站国家

参考消息网10月5日报道美国《大众科学》月刊网站9月20日刊登题为《中国统治太空的征程》一文。文章称,这个十年结束之前,人类将踏足以前从未去过的地方:月球的背面。

月球这个黑暗的一面——永远遥远地背对着人类——一直是个谜。登月任务将成为一大工程学奇迹。它涉及重达数以百计吨的火箭(飞行近25万英里)、机器人登陆车和无人驾驶月球车,需要使用传感器、摄像机和红外线光谱仪,揭开月球十亿年之久的秘密。登月任务还有可能探索月球上氦-3元素——一种前途光明的聚变能源材料——蕴藏量。而在此次具有历史意义的航天之旅中将旗帜插上月球的国家就是中华人民共和国。

中国重新定义21世纪太空

文章称,经过多年投资和战略实施之后,中国正大踏步地走在成为太空超级大国的征途上——甚至有可能成为统治大国。“嫦娥四号”登月任务只是例证之一,反映了中国希望变太空为重要的民用和军用领域的目标与雄心。现在,卫星可以为中国的飞机、导弹和无人机导航,同时还可以监测农作物产量及外国军事基地。中国火箭和航天员参加的飞天任务的数量越来越多,这也成为巨大的民族自豪感之源。

乔治·华盛顿大学太空政策研究所创始人约翰·洛格斯根说:“中国视太空能力代表着全球领导地位,它赋予中国与大国相关领域的合法地位。”

据估计,中国的太空预算与美国国家航空航天局相比仍相形见绌。仅今年一年,美国的航空航天预算就高达193亿美元。但是,中国最大限度地利用了它的预算。过去一年,它成功进行了19次太空发射,数量上仅次于俄罗斯的26次,超过了美国的18次。未来几十年,中国将进行大量堪与美国国家航空航天局此前探索飞行任务相提并论——甚至可能超越的——太空发射,包括量子通信卫星和本世纪30年代的载人登月任务。

文章称,通过登月飞行任务,中国不仅仅跻身于绝无仅有的两国俱乐部。它还重新定义了21世纪太空的意义——军事上、经济上以及政治上。中国还制定了重型火箭、载人空间站和世界上最大的一个卫星图像和卫星导航网计划。与此同时,美国——尤其是载人航天领域——几乎没有进展。华盛顿特区战略与国际问题研究中心主任詹姆斯·刘易斯说:“我不担心中国会突然超越我们。我担心我们自己心猿意马,有朝一日明白过来,意识到他们已经在太空占据了非常强大的地位。”

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9月15日,中国在酒泉卫星发射中心用长征二号F T2火箭将天宫二号空间实验室发射升空(拼版照片)。

航天航空公司的双重角色

与美国的太空市场一样,中国依赖的很多与中国国家航天局合作的国有航天航空公司履行双重角色——支持军队。

文章称,这种相互关联可以追溯到中国火箭年代的开端,具有讽刺意味的是,也可以追溯到美国本土。中国“火箭之父”叫钱学森。作为一名中国人,钱学森1935年进入麻省理工学院,参加曼哈顿计划的研究工作,后来成为加州理工学院著名的喷气推进实验室的联合创始人。但是,在约瑟夫·麦卡锡时代,他被指控为共产党的同情者,被软禁了5年。1955年,他回到中国,被当成英雄一样迎接。后来钱学森研制了中国的弹道导弹,开展了太空火箭计划。事实上,中国现在仍然依赖他参与研究发射的太空系统——“长征”火箭。

上世纪80年代起,中国建造了先进的通讯和情报卫星,并向其他国家提供廉价的卫星发射服务。它开始了航天员培训计划,并开始建造出载人飞行航天舱和太空飞机。2003年,随着“神舟”5号载人飞船的发射成功——航天员杨利伟在太空中飞行了21小时,中国的太空竞赛开始实现目标。从此,中国取得了快速进展:多人载人航天飞行、太空行走以及2011年发射了“天宫一号”——双人太空实验室。明年年初,中国将发射第一代货运飞船“天舟一号”。它将与中国现有的太空实验室对接,并携带用于科学实验的补给。

文章称,如果说这些成就听起来像是重复几十年前其他国家(美国与苏联)已经取得的成就,那么当你考虑到像中国的量子科学实验卫星——此刻当你读到这篇文章时,它正在你头顶上方的太空绕轨飞行——这样的技术时,那种肤浅的言论就不攻自破了。量子科学实验卫星标志着在轨卫星与地面控制站之间首次发射量子加密信息。这种安全体系确保了任何试图拦截或篡改信息传递的行为都会向发送者和接收者发出警报,理论上量子加密是不可破解的。

在全球电子侦探时代,量子通信网甚至可以避开最先进的网络情报活动,协助中国军队和情报部门交换信息,同时令潜在的对手或间谍蒙在鼓里。只要中国是太空中唯一开展量子通信的国家,除了加强经济安全之外,它还将享有战略安全优势。量子科学实验卫星的研究人员说长期目标是保护金融通信安全。

太空力量崛起与地缘政治

文章称,可以预见的是,中国正在崛起的太空实力将伴随着北京与华盛顿之间的地缘政治摩擦。虽然中美相互之间有着深层次的贸易往来,但是它们互相都把对方视为安全威胁。事实上,中国的太空计划多次在美国的安全报告中出现,美国的不安感日益增强。正如美国和苏联上世纪60年代和70年代吸取的教训那样,展示太空能力常常转化成地面影响。登月本身没有军事意义,但是地缘政治影响确实存在。刘易斯说:“中国正赶在我们之前登上月球,他们将实现人类在另一个星球上漫步,而我们没有。眼下,美国被看做太空领导者,但我们有点安于小成就,不思进取。那么,等世界其他地区都明白并意识到中国才是领导者,那会怎样?”

那意味着中国的太空崛起可能重组太空伙伴关系。德国哥廷根大学研究中国技术政策的专家及访问教授阿兰娜·克鲁利科夫斯基说,鉴于中国紧锣密鼓的具有里程碑意义的近期发射任务和具体的目标——与模糊的火星之旅恰恰相反,中国国家航天局“给很多国家发展新的伙伴关系、开展积极的太空探索提供了大好机会”。

中国还对始终不愿与华盛顿为了一己私利结盟的国家开展地缘政治活动。它一直在向诸如委内瑞拉、老挝、尼日利亚和白俄罗斯这些国家提供价廉便捷的太空准入,为它们发射卫星。巴基斯坦使用了中国的军事级卫星导航系统,说明中国还将允许使用太空获取的情报,以此作为未来缔结联盟的手段。

文章称,如果中国保持发展速度,它今年成功发射实验型“天宫二号”,然后将一组航天员送入太空舱,试验关键技术,为建立永久载人在轨空间站做准备。第一个空间站太空舱——“天宫三号”——是中国最引人注目的计划,预计将于2022年发射。它标志着中国太空研究进入新时代。除了诸多科研之外,“天宫三号”还将能够维持三位航天员的生存。特别是,中国国家航天局已经向其他国家发出邀请,愿意为它们提供空间站实验和航天员进站机会。

鉴于美国国会禁止美国国家航空航天局与中国国家航天局进行太空合作,美国不太可能在受邀之列。但是,美国现在的很多太空伙伴非常可能在此之列。毕竟,如果美国及共有国2024年按计划关闭即将到期的国际空间站,届时中国将成为唯一拥有空间站的国家。

文章称,正如冷战一样,也存在这种可能性:太空活动可以加强和平,而不是削弱和平。随着中国对太空的军用和民用依赖开始与美国的水平对等,空间活动充满冒险的性质将为中美两国及其他太空活动参与国创造动机,至少要维持忐忑不安的合作。全球对数字时代基于太空的通信及导航能力的依赖意味着美国和中国将不得不合作,共同制定拥挤的新太空时代的规则。毕竟,太阳系是我们的公用地盘。至少现在如此。(编译/郑国仪)