天舟六号撤离中国空间站在即,但目前来看,我国并没有计划对造价高达3.5亿元、运力位居全球第一的飞船进行回收。
同样是为空间站送物资,为何美国坚持飞船回收再利用,但我国却坚定选择不回收?是技术不行还是财大气粗?
天舟六号有多牛?自从中国开始建设空间站以来,天舟系列飞船就一直在不停地往太空“送货”,但是跟以往的天舟飞船不同的是,天舟六号是“改进版”。
经过改进之后,天舟六号的运输能力明显有了很大提升,整艘货运飞船的装载能力从原本的6.9吨提升至7.4吨,这是我国货运飞船装载能力第一次超过7吨。
或许单看数值升幅并不大,但这一提升已经使得天舟六号成为全球现役飞船中,运载能力最强大的一艘。
由此可见,天舟六号的带货能力堪称“全球第一”,但除了带货能力非同一般之外,天舟六号还配备了各种黑科技。
比如,天舟六号运载能力上升说明其需要依靠更大的能量支持,因此中国电科为其打造了半刚性太阳能电池阵“翅膀”。
在太空“上班”过程中,这对“翅膀”可以自动调整方向,让电池板能够持续接收太阳辐射,这样则可以不间断获得太阳能。
为了确保天舟六号能够顺利在轨完成送货任务,研究人员还给天舟六号配备了上百只传感器,以便它能够随时被地面监测和与地面、空间站保持联系。
另外,天舟六号在发射前要先转运到海南文昌发射场,然后再搭载老伙计长征七号火箭上太空。
在这过程中,天舟六号要经历高温、潮湿等一系列环境变化,因此研究人员在以往的基础上,为天舟六号打造专属“船衣”。
更振奋人心的是,天舟六号的所有关键元件均已实现国产化,这说明中国航天在货运飞船关键元件取得诸多重大突破。
这些突破固然是可喜可贺的,但这也说明天舟六号的造价不会低到哪里去。
从数据来看,天舟六号的造价是3.5亿元,尽管运力提升使得飞船成本有所下降,但花3.5亿只能用一次还是让人有点肉疼的。
如今运力提升之后我国大概是三年发射两艘货运飞船,后面随着对太空探索的加深,每年可能会发射更多飞船,重复利用似乎更划算一些,但为什么我国没有选择回收飞船呢?
飞船回收利用不好吗?第一,货运飞船的存在就是为了往太空运送物资跟回收废品,所以自然是运载能力越大越好。
尽管天舟六号飞船运力已经达到世界第一,但是这达到极限了吗?显然没有。
天舟六号属于天舟六号到天舟十一号组的首款飞船,未来它的哥哥姐姐运力会更高。
在运力还可以提高的情况下,我们没有必要过于看重回收天舟六号。
第二,回收飞船不一定能够降低成本。首先,货运飞船在送货的同时也会回收航天员工作时产生的垃圾。
这些垃圾到地面还要额外进行处理,也会产生更多的费用,但看到这里可能有的人会好奇,那不回收这些垃圾会不会对环境造成污染?
理论上来讲,天舟六号飞船在回收垃圾之后会进入大气层,其间会因高速跟大气层产生剧烈摩擦而焚毁,这有利于避免大量太空垃圾飘浮在空中。
同时为了降低一些“漏网之鱼”掉落地球,通常会让货运飞船在南太平洋的尼莫点烧毁,这里跟地球上绝大部分陆地的距离比较远。
即使有些东西没有焚毁干净,也不容易砸到城市或者人类。
如果想要对天舟六号进行回收,那还要确保天舟六号不会在返回地面过程中,因与大气层剧烈摩擦而四分五裂。
要知道这过程中天舟六号船体外部气温将达到上千摄氏度,而想要回收还要打造抗上千摄氏度高温的船衣。
同时还要配备降落伞、搜救系统等,这必定会导致生产成本“蹭蹭蹭”地往上涨,不见得回收就一定能够降低成本。
总的来讲,设计货运飞船主要考虑的是运载能力跟能否顺利将物资送到目的地,回收并不是最优先考虑的事项,但为什么美国就选择回收飞船呢?
我国是否已经掌握回收飞船技术?其实美国回收不是货运飞船,而是载人飞船,这两者的回收价值截然不同。
美国太空探索技术公司(SpaceX)的载人“龙”飞船是目前全球唯一一款可以进行回收的飞船,这意味着马斯克的SpaceX已经掌握飞船重复再利用的技术。
早在2020年,“龙”飞船在空间站停留五天后启程返回地球。
进入近地轨道之后,“龙”飞船持续飞行5个多小时,接着开始加速返回地球,最终顺利落入大西洋海域。
原本按照设计,“龙”飞船至少可以在空间站待7个月,但本次马斯克只是用它来测试飞船回收技术,因此它只在空间站待了五天。
不过考虑到安全等问题,本次只有一个模拟宇航员的人体模型搭载“龙”飞船返回地球。
其身体多个部位配备有可以随时记录数据的传感器,而SpaceX可以根据这些数据对回收技术进行调整或者升级。
值得一提的是,在多次回收过程中,“龙”飞船一直都是采取比较保险的降落伞式海上降落。
原本富有冒险精神的马斯克更青睐于垂直降落回收,但美国航空航天局认为这种方式过于冒险,最终还是坚持让飞船降落到海面,然后由SpaceX进行打捞。
不过在回收过程中,美国也发现实际上重复回收利用飞船并没有想象中那么省钱。
过去美国曾经想过打造可回收的航天飞机机队,目标是将出勤率保持在年均50次的基础之上。
结果在研究过程中,虽然航天飞机可以实现回收,但是回收后要对航天飞机进行维修保护,这通常要花费长达20个小时以上,每次还要更换超过10%的零部件,这都要花费大量经费。
不过从长远来看,载人航天飞船等造价昂贵的飞行器回收利用必定是主要考虑的方向,那我国在这一方面的研究进展如何?是否已经掌握相关技术?
事实上,早在上世纪末载人航天工程立项时,我国就已经将研究载人航天飞船回收利用提上日程。
当时研究人员曾经探讨过回收方案,和美国一样,我们也考虑在海上对飞船进行回收。
从理论上来讲,飞船回收主要分为三步,第一步是建立监测和通信条件,确保能够对飞船返回地球进行监测和控制;
第二步是打造海上和空中搜救队伍,确保能够在第一时间找到飞船并且进行回收;第三步是改进飞船的结构,以便飞船能够适应海上环境。
目前我国第一步跟第二步基本上都已经做到了,这说明我国已经掌握回收飞船的技术,但是这些技术跟飞船都是要经过试验才能够确定是否安全,所以距离成功回收飞船还有很长的路要走。
也相信在航天工作人员的努力下,重复回收利用载人飞船指日可待!
参考文献:
1.环球时报:历史上首次!SpaceX成功回收可重复用龙飞船
2.新华网:中国星辰|发射成功!天舟六号货运飞船有哪些看点?