
甚至在航天学黎明之际,人类都梦想着以简单而廉价的方式进入太空飞机。 我所说的航天飞机是指具有水平起飞和降落,没有空中发射,垂直降落等的有翼飞行器。 原因很简单-默认情况下,航天飞机是可重复使用的,并且从理论上讲,与火箭相比,航天飞机需要廉价的维护。 同样,一个有利于他们的有力论据是世界范围内存在巨大的跑道,而导弹需要从头开始建造基础设施。 但是,一旦设计人员尝试在实践中设计飞船,他们立即会遇到很多棘手的问题,这些问题使任务变得非常复杂。
又大又轻便耐用
飞船的问题在于其一阶段的性质以及对飞机和火箭的矛盾要求,导致了以下解决方案:
- 必须使用氢燃料作为最高能量。 但是氢气有很多缺点,主要缺点是密度极低,导致油箱巨大,因而很重,这会在大气的致密层中产生很大的阻力。 而且,由于液态氢的沸点低,所以储罐需要隔热,这使储罐更加复杂。 另外,氢发动机的推力比煤油发动机小,这又增加了重量。
- 设计应尽可能轻巧,但同时又必须能承受从轨道速度重新进入的挑战,而轨道速度既需要大规模的热保护,也需要特殊的材料。 但是,与铝和钢相比,这些材料(例如,蜂窝状铬镍铁合金和铝化钛)变得非常易变,并导致了一些有前途的项目结束。
- 水平起飞的要求产生了许多问题,因为底盘必须支撑满载宇宙飞船的巨大重量,并且在发生故障的情况下制动器应该能够使该发动机停机,从而导致巨大的寄生质量,这在飞行中完全没有必要。 机翼在空间上也变得毫无用处,如果您尝试将其用作附加油箱,则必须认真加强设计,这又意味着重量过大。
这三个主要问题得出的结论是,在可预见的将来不可能制造出宇宙飞船。 但是,当前的技术是否有可用的解决方案?
罗克韦尔Star-raker原本应该以完全可重复使用的方式将100吨的产品运至DOE。 这是1970年代BFR的变体!要上升,您需要修剪机翼
有一个非常简单的事实,就是火箭早就使用了同样的东西-两段式。 但是,如何使航天器成为两级并保持充分的可重复使用性呢? 在这里,我们将受益于50年代的两个非常古老的项目,其中一个与航空航天没有直接关系,而另一个则是最直接的,甚至经历了复兴。 这些是
可重置的机翼控制台和
直升机挂钩 。
XB-70 Valkyrie超音速轰炸机的早期概念1955年,当开发XB-70 Valkyrie超音速轰炸机以实现洲际射程时,首次提出了降落机翼的想法。 随后,空气动力学的改进导致人们放弃了这个想法,但是对于我们的假设航天器来说,它非常合适。 可以像所有现代飞机一样,将可重置控制台制成煤油油箱,并且可以在中央整流罩中放置高扭矩煤油火箭发动机,从而减小了充有氢气和氧气的机身的尺寸和重量。 它还将包含一个大型起落架(和刹车片),以支撑其在跑道上的自重。 煤油发动机完成其第一阶段的功能后,大多数控制台都与机身分离,因为要降落几乎空的太空飞船,您不需要大的机翼区域和沉重的起落架。
高超音速猎鹰重型整流罩重返地球但是如何将控制台放回地面? 他们进入大气层会燃烧吗? 它们不会燃烧并无法生存,其原因与耐热的纸张可以从轨道速度进入地球大气中幸存的情况相同-空的机翼具有很高的空气动力学质量,因此可以更缓慢,更平稳地减速。 因此,它们不需要热保护,也不需要将其拖入轨道并返回。
但是如何使表面平滑着陆呢? 这里有两个选项-在第一个选项中,您可以尝试将机翼控制台沿着飞机放置在飞机跑道上,但是随后您将不得不添加很多其他设备,并且沿途可能没有飞机场。 在第二种情况下,使用1950年代的另一个想法(那是一个创造性的十年!)-直升机拦截。
直升机返回RN电子第一阶段返回地球的概念这种方法的缺点恰恰是一种-可伸缩性差,直升机可以捕获重量约为其最大负载能力一半的货物。 也就是说,当使用最大的Mi-26直升机时,空控制台的重量以及引擎和底盘的重量不应超过10吨,这对于起飞重量不超过1000吨的太空船来说似乎是可行的。 因为也有两个控制台,所以将需要两架直升机,但这将需要相对较小的费用。
因此,使用这些简单且经过验证的解决方案,有可能在没有任何未来技术和令人难以置信的引擎的情况下实现人类长期以来的梦想-例行进入外层空间。
PS:本文并未试图批评其他方法,例如BFR-Starship,而是专门针对Earth-NOU路线提供了一种合理的替代方法,因为自然最好是垂直降落在月球和火星上。 我很高兴在评论中听到您的意见!