未来一小时抵达全球不是梦?亚轨道运输新技术立项!

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9日15日,国家自然科学基金委员会官网发布了《关于2022年国家自然科学基金集中接收项目评审结果的通告》,由中国运载火箭技术研究院研究发展部牵头申报的“亚轨道远程空天运输系统总体设计与控制技术”项目顺利通过评审,正式获得立项支撑。这是国家自然科学基金委员会工程与材料科学部交通与运载工程学科历史上第一个立项的航天类重点项目。航天也首次被列入交通与运载工程学科的重点发展方向。

该系统投入应用后,将具有小时级洲际到达能力,能够催生1小时全球极速运输、大众化太空旅游等新产业,促进我国战略性新兴产业发展,大力带动科技发展、航天技术革新、人类交通模式的变革,面向国家重大需求、经济主战场和世界科技前沿,支撑我国科技强国、航天强国和交通强国建设,具有现实的社会、科技、经济等应用价值。

亚轨道运输新技术一小时抵达全球不是梦

对于许多人来说,“亚轨道飞行”似乎是一个很陌生的词。通俗来讲,“轨道飞行”是指飞行器的速度达到了第一宇宙速度,即每秒7.9千米,能够环绕地球做匀速圆周运动。而“亚轨道飞行”,就是指飞行器的速度没有达到第一宇宙速度,不能做绕地运动,但是飞行高度达到了“卡门线”。

所谓“卡门线”,即航天和航空的分界线。匈牙利裔美国航天工程学家西奥多·冯·卡门计算出,在海拔高度100千米以上,飞行器如果想获得足够的升力来支撑自身重量,所需的速度就要接近第一宇宙速度。国际航空联合会将这条线定为大气层和太空的界线。

根据官方公布的示意图来看,亚轨道空天运输系统,包括一个运载器和一个轨道器,运载器可以飞到离地面高度100公里的大气层边缘,将所搭载的轨道器送入大气层后返回,而轨道器则利用超微阻力和在大气层内升力起飞和滑翔降落的便利,实现远程极速运输。其在全寿命周期内具有跨空天多域、宽速域、航程远、运载能力大、重复使用次数多、可靠性要求高、升力起飞、滑翔着陆等任务特点。

深圳卫视特约评论员石宏向直新闻记者介绍道,从速度上看,现在广泛使用的客机巡航时速在800公里/小时左右,歼-20的最大飞行马赫数为2.0。因为亚轨道这一空域的空气阻力无限接近于零,所以运用了亚轨道技术的最高飞行器速度可以达到20马赫。而且航程非常长,可以在一小时之内飞到全球任何一个地方。而亚轨道空天运输系统的运载器和轨道器不像火箭只能单次使用,而是可以多次使用的,所以使用成本也会大大降低。

美国提出先进理念但至今尚未实现

据该项目负责人、申报人,火箭院长征八号运载火箭总设计师宋征宇介绍,近年来,远程极速运输成为航天领域研究新热点。美国SpaceX公司投入数十亿经费研制“超重-星舰”运载器,并研究利用其提供1小时全球极速运输服务,计划2028年实现商业运营。而美国空军也投入近2亿美元研究物资全球极速战略投送,德国和意大利等主要航天国家也在开展相关技术研究,计划在2030年后投入运营。

航天技术专家黄志澄15日在接受《环球时报》记者采访时也指出,美国SpaceX公司的“星箭”项目最早提出1小时全球极速运输服务的计划,该项目确实有民用的需求,但更需警惕的是其在军事上的运用场景,首先它可以提升美军的快速运输能力,其次,它可以“变身”为美军“1小时远程快速打击”的军用的轰炸机,“这意味着,星箭可能成为美军的一个重要的高超音速武器系统。”

然而,SpaceX公司的星舰项目目前还处于实验阶段,去年5月份SN15才首次成功着陆,在这之前,还经历了一系列以坠毁告终的实验。两年前,星舰原型机SN8发射6分钟后就解体坠毁,SN9、SN10和SN11的高空测试飞行都没有逃过爆炸的命运。目前SpaceX已经加快了“星舰”的研发速度,但何时能完全成功也没人能打包票。

中国在亚轨道运输技术上处于世界第一梯队

早在上世纪60年代,美国人就开始探索载人亚轨道飞行的可行性,其中美宇航局的X-15火箭飞行器多次突破了80公里的飞行高度。而在今天,多家商业航天公司也都在亚轨道运输上持续发力,例如马斯克的“星舰”和贝索斯的“蓝色起源”等等。中国的航天事业虽然起步较晚,但是也从未放弃追赶。

2021年7月16日,中国航天科技集团有限公司宣布,由中国运载火箭技术研究院研制的亚轨道重复使用演示验证项目运载器首飞成功。

今年8月26日,中国航天科技集团有限公司再次宣布,由中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院自主研制的升力式亚轨道运载器重复使用飞行试验获得圆满成功。

石宏向直新闻记者表示,在亚轨道运载器前面加了一个定语“升力式”,说明跟此前所发射的重复使用运载器还不一样,是一种新的亚轨道运载器。由此可见,中国最近几年在亚轨道运载器技术方面发展速度很快,而且每次都获得成功,说明了中国一步一个脚印地走过来,非常扎实。在亚轨道运载器方面,中国目前处于世界的第一梯队。这次立项,也表明中国对亚轨道运输项目的重视,相关投入也会增加。

作者丨秦建文,深圳卫视直新闻记者

编辑丨曾子瑾,深圳卫视直新闻主编

排版丨盘思仪

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