天舟二号可以重复使用吗 天舟二号再次

2024-11-10 09:53 - 立有生活网

天舟二号再推迟,拉货6.6吨相当于2艘货运龙飞船,为何不搞回收?

天舟二号货运飞船两次推迟发射,次是由于为发射台降温降噪的喷淋装置出了问题,文昌一共就两个发射台, 不能为了发一枚火箭而毁掉其中一个。不过这也无妨,毕竟火箭没问题,只要排除了发射故障就能恢复发射。第二次推迟的原因还未公布,但航天领域推迟发射是家常便饭,原因五花八门,不用过于纠结。

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不知大家注意到没有,天舟二号这艘货运飞船虽然没有天问一号和天和一号那么有名,但它却也是一个货真价实的大家伙:长度10.6米,直径3.35米,发射质量达到了13.5吨,相当于一辆中型货车。

天舟二号可以一次向空间站运送6.64吨的补给,包括4.69吨的上行货物和1.95吨的推进剂,总重量接近重量的一半,是世界现役货运飞船中的。它不仅能运送物资,还能为空间站补加燃料,技术水平相当高,尤其是6.6吨的货运能力,相当于进步M货运飞船的3倍,或者是SpaceX货运龙飞船实际水平的2倍。

说运龙飞船,它继承了SpaceX公司的一贯风格,是目前世界上能够回收并再次使用的货运飞船。很多资料上说它的上行货运能力达到了6吨,实际上有很大的水分。它为了实现回收,将返回舱和推进舱合在一起做成一个倒锥形,并且具有隔热烧蚀层,能够以极高速度返回大气层,并在降落伞的辅助下在海面溅落。而在倒锥形舱段后部还设置了一个圆柱形的非加压货舱,从外形上看占据了飞船的大部分体积。非加压舱只能运送一些空间站的部件或卫星,需要宇航员用太空行走的方式将货物从里面取出来。

这样一来,龙飞船运送的补给品只能装在加压舱中,多只能装3.3吨,天舟二号的一半。实际上,代龙飞船共执行了20次空间站补给任务,共送去了43吨补给,平均每次才两吨多一点,不到此次天舟二号任务的三分之一。相比之下,天舟飞船的货舱是标准的圆柱形,空间巨大,而且有全密封、半密封和全开放三种构型,实际的货物上行能力远强于龙飞船。

但可回收能力为龙飞船带来了独特的优势:不仅可以通过多次使用来降低成本,还能够从空间站上运送2吨左右的物品回到地面,而不像其它货运飞船那样只能在大气层烧掉。这为一些太空科研项目带来了巨大的好处。相比之下,天舟飞船虽然上行货运能力超强,但并不具备重返大气层的气动外形以及烧蚀隔热瓦等设备,没有考虑回收,会在离开空间站后回携带着下行的废弃物在大气层中烧毁。

由于天舟飞船的外形所限,将来也不可能具备回收能力。为什么这样一个大家伙不考虑回收呢?其实,虽然现在SpaceX把航天器回收的概念玩得很溜,显得非常高大上,但并不是啥玩意儿都需要回收的,要考虑一个费效比的问题。以天舟飞船为例,从它的使命上来讲就完全没有必要搞回收!

要知道,像猎鹰9号那样回收一级火箭相对比较容易,因为一级火箭与上面级分离时的速度和高度都不是太大,一般是在80公里左右的高度上与第二级分离,分离时的速度大约在1.6公里/秒左右,然后由于惯性会向上冲到160公里左右才会下落。在这样的条件下,一级火箭在下落过程中与大气层的摩擦并不是很剧烈,不用隔热瓦也不会烧坏。

但如果想回收火箭的第二级,或者是龙飞船,难度就会大大增加,因为飞船是要进入轨道的,其速度已经接近宇宙速度,实际上大约在7.8公里/秒左右,是弹出膛速度的10倍以上。当飞船离开空间站再入大气层时,相当于一颗流星,会与大气发生剧烈的摩擦,必须设计成特定的形状,并且敷设隔热瓦才能够扛住,否则就会烧成灰烬。

这样一来,龙飞船就被设计成了上细下粗的倒锥形,造成内部空间没有圆柱形那么大。而隔热瓦、减速伞等又增加了额外的重量,因此加压舱的载货量天舟的一半。虽然后面的非加压舱段号称也能装货,但毕竟运不了补给品,意义远没有加压舱货运能力那么大。

如果参考货运龙飞船,将天舟也设计成可回收的形式,也并非做不到。简单的就是将神舟载人飞船或新一代大型载人飞船改装一下,就能够实现。但这势必会像龙飞船一样,使得内部空间和载重量大幅降低。 如果要运送同等重量的物资和燃料,用现有方案只需发射一次,而改成可回收形式有可能就要发射两次,额外的发射成本不容忽视。另外飞船回收的只是返回舱,回到地面已经烧得面目全非,还需要整修维护,再配上推进舱段才能再次使用。与不回收方案相比,哪个成本更低还真不好说!

估计会有人说:即便回收的成本未必低,但能够把空间站的东西运回地面,还是有很大意义的。在货运龙飞船出现之前,要实现物资下行只能通过往载人飞船里多塞点东西来实现,效率相当低,也极不方便。其实我国空间站已经考虑了这一点,除了主要用于上行的天舟货运飞船外,还专门设计了一种柔性充气式货物返回舱,能够以低成本实现空间站货物的下行。

这种柔性返回舱如同一个充气大盾牌,通过如橡皮艇一般的气囊来化解再入大气层产生的热量,与传统的飞船返回舱相比大大降低了成本。2020年我国长征5号B首发时,除了载人飞船试验船之外,就搭载了一个这样的实验性充气式货物返回舱,遗憾的是试验未成功,充气返回舱烧毁了。不过这种理念是很合理的,一旦将来试验成功,就将大大缓解空间站货物下行的压力。

通过天舟货运飞船和柔性充气式货物返回舱,我国空间站可以在不使用可回收货运飞船的条件下,实现空间站的补给和维持,走出一条更有特色的创新途径,而完全不用照搬别人的思路了。

在轨10个月功成身退,天舟二号脱离空间站后,为什么要解体烧毁?

天舟二号运送完科研设备和生活用品之后,将航天员在太空中产生的生活和工作时产生的无用品都储存在了其中,相当于一个移动站。等储存满了,自然要烧毁处理。

原因主要有二:一,天舟二号在上行时是货运飞船,但在抵达空间站将所有物资运送到位后,其就变成“箱”一样的存在。而这些没必要带回地球,更不能直接扔在太空,所以只能在下行时带走;二,为后续的发射任务让出对接口。“天宫”是以积木式对接的,而今年马上又要再发射两个实验舱,这就要求必须要有两个对接口,所以天舟二号只能撤离,腾地方。

因为这种飞船不能重复使用,与空间站分离后会带走其中的废物,之后会跟废物一起在大气层中摩擦并燃烧解体,所以才需要烧毁。

天舟能返回大气层,重复使用吗?下一代货运飞船正在研制中

前几天发射的“天舟二号”,让大家对我国的货运飞船有了比较直观的了解,其6.8到6.9吨的运货能力,位居世界第二,载货比0.51,则排名世界。而在未来不到一年的时间,我们还将发射3艘“天舟”货运飞船,为空间站送去大量物资。不过,“天舟”仅仅只是一个起点,目前,我们正在研制新一代货运飞船。

新一代货运飞船具有两个明显特征,是可重返地球。现在的“天舟”只有上行运货能力,与空间站对接完成任务之后,就会进入大气层内烧毁。空间站上一些来之不易的科研成果,只能通过载人飞船带回。而载人飞船由于大量的空间用于载人和维持航天员生命 健康 所需的设备,因此载货量并不大,只有几百千克,远远不能满足空间站下行物资的需求。

第二则是可重复使用,“天舟”货运飞船的终命运是进入大气层烧毁,运一次货物就耗费一艘飞船,送一次快递,就损耗一名快递员,成本显然太高,如果给它加上隔热瓦,令其安全返回地面,下次再接着用,“快递费”就可以便宜许多。而我国是成功研制了返回式卫星和载人飞船的,安全重返大气层是基本作和入门技术,所以这一点对我们来说,并不难。

目前,上具备重返大气层能力的,只有SpaceX公司的两代“货运龙”飞船,而且它们还具备重复使用能力,代“货运龙”可以重复使用3次,第二代“货运龙”可以重复使用5次,这是SpaceX公司的优势技术。

但是,它们也有一个巨大的问题,那就是太小了,代“货运龙”长2.9米,直径3.6米,自重只有4.2吨,载货能力3.3吨,而第二代龙飞船载重能力也只提高了约20%。相比之下,咱们的“天舟”货运飞船长10.6米,直径3.35米,自重6.7吨,载货能力6.8吨,两者并不在一个数量级上。

而巨大的体型和重量,也意味着重返大气层困难重重。以往的返回式卫星和载人飞船,重返大气层的仅仅只是一个返回舱而已,而货运飞船重返大气层,还要求尽可能多地重复利用,返回质量将非常大,这又是完全不同的技术挑战。

值得一提的是,除了我国之外,日本和欧洲也都在研制下一代重返大气层和可重复利用的货运飞船。其中欧洲将在货运能力达7吨、排名世界的“自动转移飞行器”基础上,研制可以运送货物返回地球的“先进再入飞行器”货运飞船,而日本则在H-2转移飞行器的基础上,研制可从空间站带回货物的H-2转移飞行器-R,其重返大气层的货运飞船准备在今年内发射。

无论欧洲还是日本,它们在重返大气层的货运飞船基础上,终研制出载人飞船,这一点和我们不一样,我们是先有载人飞船,再有货运飞船的,这就有点类似我国的,是先有战略,再研制攻击型。另外,我国的货运飞船是从“天宫”空间站,或者说是目标飞行器演变过来的,所以载货空间和重量都非常大。

不过,我们也要看到,迄今为止,全世界已发射过约180多艘货运飞船,而咱们才发射2艘,距还非常大。无论是新一代货运飞船,还是新一代载人飞船,咱们都要继续努力,加快速度,尽快稳妥地取代现在的“天舟”和“神舟”,让咱们的空间站建设、载人登月和登陆火星的进化,驶入快车道。

可重复使用试验航天器成功发射,有哪些值得关注的地方?

可重复使用航天器为核心的就是其具备多次发射、重复入轨运行的能力,这一点和当年的航天飞机非常相似,那么也就具备了类似航天飞机的机动变轨能力,毕竟可重复使用航天器说白了就是一架无人驾驶的小型航天飞机。除了能够在轨机动进行航天器维护外,也可以利用变轨机动能力,清除轨道残留的太空或者报废卫星。

可重复使用航天器为核心的就是其具备多次发射、重复入轨运行的能力,这一点和当年的航天飞机非常相似,那么也就具备了类似航天飞机的机动变轨能力,毕竟可重复使用航天器说白了就是一架无人驾驶的小型航天飞机。而能够变轨机动也就能够给不同轨道的航天器在轨补充燃料、甚至进行简单的在轨维护,以延长卫星等航天器的在轨寿命。

说明我国在航天科学技术上有了进一步的提升,国防实力进一步增强,而且大大降低了经济成本,是科技上的一大进步。

302天!天舟二号货运飞船在轨时长世界第二,为何会停留这么久?

我国第二艘货运飞船“天舟二号”在轨停留超过302天之后,终于准备进入大气层,变身一颗璀璨的流星了。从2021年5月29日成功发射,到2022年3月27日撤离“天和”核心舱组合体,它创造了在轨时长世界第二的纪录,仅比“进步”MS-14货运飞船短65天。

而在这334天中,“天舟二号”肩负的使命远超货运飞船的本职工作,除了充当“快递小哥”、临时仓库和回收站之外,它还与“天和”核心舱进行了四次交会对接,验证了大量的关键技术,为我国空间站的建设立下了汗马功劳。

首先是2021年5月30日,也就是发射后的第二天,“天舟二号”与“天和”核心舱进行了首次自主快速交会对接,对接位置在“天和”核心舱的大柱段后向端口,一直持续到2021年9月18日,共111天5小时又24分。

其次,是在2021年9月18日,“天舟二号”绕飞到“天和”核心舱舱的前向,进行第二次对接,至2022年1月6日分开,持续时间109天15小时又47分。而在此之前,2013年6月25日,神舟十号载人飞船也曾对“天宫一号”目标飞行器进行过类似的绕飞动作,只不过那时候是航天员手工控的,而且是从上方绕飞,“天舟二号”则是全自动绕飞的。

第三次则是2022年1月6日至1月8日,持续1天22小时又56分,“天舟二号”在机械臂的辅助下,进行了转位对接,从舱的前向端口,转到舱侧向端口,为今年“问天”、“梦天”两个实验舱的转位对接做好了关键技术的验证。

第四次则是从2022年1月8日至3月27日,从舱侧向端口又恢复到前向端口,持续78天8小时又4分。这次对接是在“天和”核心舱航天员的遥控作之下进行的,整个对接过程持续2个小时,主要目的是防止航天器自动对接失败,从而转为航天员手控遥作对接,太空飞行总是会有很多备份方案。

从“天舟二号”以上四次对接,可以看出空间站建设是一项非常小心谨慎的工作,每一步都要经过充分的验证和技术积累,而这也是它留轨334天的原因。而“天舟二号”本身也有许多技术亮点,比如它是世界上载货比的货运飞船,加压货舱可以运送4.8吨货物,外加2吨燃料。

而运送这么多燃料上去,除了自用之外,就是给空间站核心舱太空加油了。“天舟二号”和“进步”号飞船一样,可以给空间站补充燃料,但它比“进步”号的技术更高,可以从多个端口给空间站加油,而且加油速度也要超过货运飞船。

和几乎所有的货运飞船一样,“天舟二号”终的宿命是进入大气层烧毁。但是自SpaceX公司的货运“龙”和二代“龙”之后,货运飞船也有返回舱,不在大气层中烧毁,可以安全重返地面了,我们目前正在研制的第二代货运飞船就具有这样的功能,可以带着空间站的研究成果回到地面,并能多次重复利用。

目前,和“天和”核心舱对接在一起的,还有“天舟三号”货运飞船,不知道它的留轨时间又有多长,会不会超越“天舟二号”?而在今年三四月份,以及10月份,我国还会发射“天舟四号”和“天舟五号”两艘货运飞船,为空间站一期工程的建设带去大量的物资。

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