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巨型无人驾驶太空飞机将测试 十年内或载物升空

http://www.kexue.com 2011-04-20 09:52:11 新浪科技  发表评论


艺术效果图:“云霄塔”太空飞机正飞行于地球上空的轨道

  英国喷气发动机公司近日宣布,由该公司设计研制的“云霄塔”概念太空飞机即将于2011年6月进行一次关键的发动机测试。设计师表示,如果测试能够顺利通过,那么这架巨型无人驾驶太空飞机将可能在10年内真正载物升空进入地球轨道。

  根据设计方案,“云霄塔”无人驾驶太空飞机可以像商业喷气机一样水平起降。目前,“云霄塔”无人驾驶太空飞机仍处于概念版阶段。不过,英国喷气发动机公司宣称,“云霄塔”概念太空飞机最近一段时间已经通过了数次严格的设计评估实验。

  “云霄塔”的研发得到了许多私营资金的关注和支持。不过,在2020年真正开始实现商业运营之前,“云霄塔”还将面临许多考验,比如许多关键技术的突破,其中最重要的一项关键技术测试即将于6月份举行。私营资金将视“云霄塔”的测试进展状况而决定投资规模。

  6月份,总部位于牛津郡的英国喷气发动机公司将测试其革命性的喷气/火箭混合发动机组合。投资者目前的投资意向为3.5亿美元,如果测试顺序,还将有可能另外再投资3.5亿美元。喷气发动机公司研究人员罗杰-朗斯塔夫表示,“这将依赖于发动机的测试情况。所有一切都依赖于此。”朗斯塔夫是在出席第17届太空飞机与高超音速系统与技术国际会议时发表上述言论的,该会议由美国航空航天协会组织。

  认识“云霄塔”

  “云霄塔”是根据上世纪80年代英国科学家提出的水平起降概念航天器理念设计而成的无人驾驶概念太空飞机。“云霄塔”可以像普通飞机那样重复使用,可以往返于地球与轨道之间,可以通过一条跑道进行起降。

  根据目前的设计方案,“云霄塔”在所有太空船中都算是庞然大物。“云霄塔”长约84米,重约303吨。作为对比,国际空间站的主体架构应该是已建成的最大型太空船,它长约109米,重约408吨。“云霄塔”的预计有效负载能力大约为11.3吨。不过,朗斯塔夫认为,他们未来的设计目标是将“云霄塔”的有效负载能力提高到16.5吨。

  研究人员表示,“云霄塔”将能够使得太空旅行更经济、更便捷。“云霄塔”在降落后两天内可以实现再次起飞,在其生命周期内可以完成大约200次飞行任务。根据设计方案,它最初只能搭载货物。不过,喷气发动机公司有关负责人表示,随着技术的成熟,“云霄塔”经过较小幅度的改进后可以搭载大约30名乘客。一个耐压乘客舱将被安装于“云霄塔”的货舱位置上。朗斯塔夫表示,“最终,‘云霄塔’没有理由不能搭载乘客。”

  喷气/火箭混合发动机

  “云霄塔”的设计理念与美国宇航局的航天飞机以及其他大多数太空飞机有所不同,它将不再需要助推火箭。相反,作为一种单级入轨航天器,“云霄塔”采用了一种独特的喷气/火箭混合发动机“佩刀”。目前,“佩刀”喷气/火箭混合发动机正在由英国喷气发动机公司研发。

  “佩刀”喷气/火箭混合发动机通过燃烧氢气和氧气产生推进力。在“云霄塔”飞行的最初阶段,它的工作原理就像是喷气机,从大气中吸入氧气助燃,直到达到26千米的高度和5马赫的速度。接下来,“佩刀”发动机又转变成更加传统的火箭模式,即消耗随机携带的氢气和氧气,完成余下的旅程,直到最后进入轨道。

  在“佩刀”吸收大气氧气阶段,发动机节省了由“云霄塔”所携带的大量液态氧,从而减小了“云霄塔”负担,充分降低了成本,同时也提高了“云霄塔”的有效负载能力。不过,研究人员也承认,他们也面临一个巨大的技术挑战,即随着项目向前推进,他们必须能够证明这种发动机的可行性。

  关键测试

  被高速吸进“佩刀”发动机内部的大气肯定极端炽热。为了能够在吸气飞行阶段提高发动机的效率,就必须让吸入的空气充分降温,直至降到零下150摄氏度,然后再进行压缩,再与氢气发生反应。这一过程就是6月份即将进行测试的过程。工程师已经研制出一个新型的“预冷却”系统来完成这项工作。6月份测试的关键就是看该系统能否通过首次考验。

  如果“预冷却”系统能够工作,投资者将再投资3.5亿美元,以帮助“云霄塔”项目再上台阶。朗斯塔夫表示,下一阶段的工作可能就是完成太空飞机的整体设计,到2014年全面完成发动机测试工作。

  对于“预冷却”系统的测试结果,朗斯塔夫信心满怀,他表示,“这是一项崭新的技术。”如果测试成功,“云霄塔”的研究工作将实现飞跃性进展,因为这款太空飞机主要依赖于这项尚未验证的技术。

  通往太空之路

  项目资金管理方云霄塔企业有限公司首席执行官萨姆-哈特奇森表示,如果6月份的测试一切顺利,那么“云霄塔”有望到2016年时开始亚轨道试飞,到2018年实现轨道试飞。哈特奇森希望,到2020年“云霄塔”太空飞机能够实现商业运营。

  在第17届太空飞机与高超音速系统与技术国际会议,哈特奇森详细介绍了“云霄塔”太空飞机不同研发阶段的资金投入情况。他估计,整个研目到最后可能需要耗资150亿美元。目前,投资者们对于“云霄塔”太空飞机所取得的研究进展感到很兴奋。美国宇航局和欧洲航天局于数月前分别完成了对该项目的设计评估,两家机构都对“云霄塔”太空飞机的研究进展及前景表示乐观。

  哈特奇森对6月份的测试非常有信心,他认为这架太空飞机是可行的。但是,“云霄塔”通往太空之路并非一帆风顺。哈特奇森认为,缺乏一致的鼓励太空商业活动的规章制度,以及多方参与的私营太空飞行革命,都将是“云霄塔”太空飞机实现真正起飞的绊脚石。(彬彬)

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