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中国为什么不制造航天飞机?

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中国为什么不制造航天飞机?

最佳答案 53678位专家为你答疑解惑

中国这些年改革开放,科技事业得到飞速发展,同时航天事业也得到突破性发展。

宇航员已经多人进入地球轨道,无人探测器已经登陆月球。但我们也应该看到,由于起步晚,基础弱,我们的航天技术和能力经验比起美国、前苏联等航天鼻祖国家还有较大差距,这是我国航天飞机计划尚未启动的主要原因。必须正视这个问题,谦虚学习,才能进步得更快更好。

美国、前苏联已经在上世纪50年代就开始了太空探索,60年代初实现了载人航天。

60年代末实现了载人登月,至今无人探测器已经发射了数十上百个,探索的足迹己遍布太阳系各个行星,还在慧星上安了身,最远的探测器已经飞出一百多个天文单位,向遥远的太阳系飞去。美国宇航员在太空中工作生活一次最长时间已达473天,而累计时间最长已有700多天。比较起来,中国的航天事业只能说刚刚起步,我们的宇航员才在低轨道最长停留了15天。

航天飞机的出现,代表着人类探索太空能力的一次飞跃,执行了航天任务30多年135次。

世界上许多国家有过航天飞机计划,只有美国和前苏联实现过发射和回收,后由于苏联解体航天飞机计划告停,只有美国进行了正式运营达30多年之久。

美国航天飞机从上世纪70年代开始研制试飞,1981年第一架航天飞机正式开始航天任务,先后有6架航天飞机问世,其中"企业"号为样机,另5架为工作机,它们是"哥伦比亚"号、"挑战者"号、"发现"号、"阿特兰蒂斯"号、"奋进"号。其中"挑战者"和"哥伦比亚"号分别于1986年及2003年因爆炸解体。

美国航天飞机共执行了135次飞天任务,先后将600多位宇航员送入太空,运送货物136万公斤,为人类航天事业的开拓立下了汗马功劳。

在任务中,有两架航天飞机爆炸毁灭,14名航天员为人类探索太空献出了生命。尽管如此,航天飞机迄今为止依然保持着世界所有火箭中最可靠的发射纪录。2013年,美国全部航天飞机退役,宣告一个航天时代的终结。

美国的航天飞机计划从开始到结束,历时30多年,航天飞机经历了数千次技术改进,后来的航天飞机己完全不是最初机型可比,成为越来越优秀的航天运载工具。

但是由于种种原因,特别是经费和航天计划的改变,这一代航天飞机最终不得不退出历史舞台。但这并不是航天时代的终结,美国NANS宣布重新载人登月并载人登陆火星的计划已经启动,一个更高更宏伟的航天时代来临。

中国在上世纪80年代就制定过航天飞机计划,并形成了多种方案,但综合各方面因素,最终没有实施。

专家主导意见认为,我国还不具备相应的技术基础和投资力度,航天飞机尚不宜作为21世纪初的跟踪目标。最终釆用了神舟系列飞船计划,并着力打造以天宫系列为载体的空间站计划。现在,这些计划都在实施,并取得辉煌成就。月背无人探测器登陆计划、火星探测器计划等都在运作中。

时空通讯有理由相信,奋起直追的中国航天人在有条件时会重启航天飞机计划,未来的航天飞机将会在一个更高层次上启航。

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中国为什么不制造航天飞机?这要从两个时期来回答。第一个时期就是“921”工程(中国载人航天)立项时期。第二个时期就是现在。下面咱们分别讨论一下。

第一个时期:中国载人航天工程(921工程)决定研制载人飞船而不研制航天飞机的三个原因。

在谈原因之前,先简单说一下中国载人航天工程的历程和背景。

我国早在1966年7月15日就曾发射一枚小型火箭T――7A(S2)进行了24分钟70公里的亚轨道飞行,上面搭载了一只叫“小豹”的小狗,小豹成为了中国第一个上天的英雄动物。在1970年4月24日成功发射第一颗人造卫星之后,载人飞船计划立刻就被提上日程,我国开始了载人飞船“曙光一号”的研制,由钱学森主持,工程命名为“714”工程(1970年7月14日由毛主席批准实施的)。

“曙光一号”载人飞船设计图

当时是模仿美国“双子星座”载人飞船,计划1973年由长征二号甲运载火箭首次发射。但由于当时国家经济基础薄弱、科技水平低下,工程最终下马。但工程积累了很多设施和经验,身为航天主帅的钱学森为后来中国载人航天事业构筑起前瞻性布局:比如说远洋测量系统(远望一号和二号船)、遍布全国的测控网、亚洲最大的风洞等。又过了10多年,由我国著名的科学家王大衍等联名上书引发的“863”计划中提到了发展航天技术,代号为863――2,其中载人航天计划代号为863――205,经过多年论证,专家最后一致通过采用载人飞船方案,而不采用航天飞机方案。1992年9月21日国务院正式立项,中国载人航天工程命名为“921”工程。好了,下面说一下我国在这一时期为什么不研制航天飞机,而发展载人飞船的原因。

1,中国当时不具备研制航天飞机的技术。

上世纪八十年代初美国的航天飞机登上太空舞台,它是在钱学森1949年提出的火箭飞机的概念上发展起来的。的确航天飞机集火箭、卫星和飞机的优点于一身,既能像火箭一样垂直发射,又能像卫星一样在太空轨道绕地球飞行,还能像普通飞机那样在返回大气层时滑翔着陆,无论从技术发展角度还是重复利用方面看,它代表了当时的发展潮流,还比较经济划算(重复使用)。但是航天飞机所需的技术太多太难了,比如说固体助推器大推力发动机技术,单枚助推器推力达到1250吨,别说当时,就是二十一世纪的今天我国也没有这么大推力的固体发动机。就是准备2030年才首飞的重型运载火箭长征九号上的主力发动机推力才500吨;还有再入大气层滑翔技术,需复杂的空气动力控制,美国波音公司的飞机制造技术世界一流,我国当时连支线飞机都造不了,更别说航天飞机了; 还有重复利用技术,防热隔热技术,先进复杂的航电控制技术,还有制造发射场巨型运输设备及着陆机构和相关装置所需技术等等。所以我国大部分专家认为我国不具备研制航天飞机的技术。

2,中国专家认为载人飞船满足任务要求,且飞船的安全性比航天飞机高。

中国专家认为飞船既可搭乘航天员,又可向空间站运输物资,还可作空间站轨道救生艇用,灵活机动方面甚至胜过航天飞机。在安全可靠性上,飞船结构相对简单,无需复杂的空气动力控制面,防热隔热方面只考虑返回,而无需考虑入轨段(入轨阶段,飞船被包裹在火箭的整流罩内,免受大气摩擦)。而航天飞机在发射时它的核心――轨道器是和助推器、外挂燃料箱一起裸露在外面的,所以航天飞机需采取特殊复杂的隔热措施(隔热瓦和泡沫),但易给安全带来隐患。因此载人飞船相比航天飞机具有明显的优势。

(工作人员正在检修受伤归来的“奋进”号航天飞机)

3,飞船的成本符合中国的国情和经济势力。

飞船生产成本低和生产周期短是不言而喻的,且每次发射经费要低于航天飞机的设计预算,而航天飞机无论是造价还是维修费用以及发射场建设都相当昂贵(航天飞机预算设计每次发射五千万美元左右,可实际上10倍不止),另外正如上面所说,中国连支线飞机都造不了,如何能造航天飞机?中国不具备制造航天飞机的条件,包括技术、工业基础和经济势力。

中国在这一时期,自92年立项以来,载人航天工程进展顺利,1999年成功发射首艘无人飞船,2003年10月15日成功发射首艘载人飞船――神舟五号,载着我国首位航天员杨利伟遨游太空。

第二个时期:自“挑战者”号和“哥伦比亚”号航天飞机失事到全部停飞,再到现在。中国不再研制航天飞机的原因昭然若揭。

1986年1月28日,美国“挑战者”号航天飞机在升空72秒后在空中爆炸,7名宇航员全部遇难,其中还有一名女教师麦考利芙。爆炸的原因是固体助推器上的一个O型密封圈失效脱落导致高温气体泄露引起燃料箱爆炸。这是重复使用不利的一面,固体助推器设计可重复使用100次,所以零部件不可能全部检查更换,这样有些零件不可避免会出现问题。特别是一些密封件,不拆除,检查不了损坏老化程度,只有拆除才能检查损坏老化程度,但拆除后就必须更换新的密封件,而这样又失去重复使用的意义。

2003年2月1日“哥伦比亚”号航天飞机在完成16天的飞行任务返回过程中解体坠毁,机上7名宇航员全部遇难。解体的原因是发射时外挂燃料箱上一块0.77千克的隔热泡沫脱落后把轨道器左翼的隔热瓦砸了个洞,航天飞机带着这个小洞在天上飞行16天后,在返回降落时与大气层摩擦的巨大热量透过小洞进入机体内引起烧毁。这是隔热瓦防热的弊端,正如上面所说,由于载人飞船返回舱外表形状简单且只在返回时隔热,返回舱外表面采用固化隔热材料涂层,在返回大气层时涂层主动燃烧即烧蚀法来达到隔热保温的效果。而航天飞机的轨道器、固体助推和外挂燃料箱发射时都裸露在外面,因此发射和返回时都要考虑隔热问题,又由于它表面形状复杂,所以不能采用飞船的隔热方法(你总不能让隔热材料涂层烧蚀两次),美国人采用把轨道器用一块块隔热瓦拼接包起来、外挂燃料箱用隔热泡沫包起来的方法,相当于给航天飞机穿上一件衣服。但由于表面巨大且形状复杂,所以隔热瓦只能一小块一小块拼接,且隔热瓦材料也不能太硬,硬了不好拼接,很容易出现裂缝脱落,一旦出现后果不堪设想,这样每次飞行都要细细检查,工作量巨大,花费巨大。即使如此也难免出现哥伦比亚号的事故。另外航天飞机是近地轨道飞行器,也不能执行深空探测任务,但未来载人航天发展趋势必然是深空,而27吨左右的运力可以有花费较少的别的运载火箭实现。所以美国政府和宇航局在权衡利弊之后决定航天飞机全部退役停飞,航天飞机时代终结。

在这种情况下,我们国家还能再研制航天飞机吗?我国的专家现在是非常庆幸当初正确的选择和判断,又怎么会鼓动国家去研制航天飞机呢?我国专家这种脚踏实地的做法值得我们全国人民尊敬。当然我国也瞄准科学前沿,正在研制神龙空天飞机,

以及可全部重复使用能在任意机场起飞的真正的(比航天飞机只能在返回时大气层滑翔又先进了)组合动力飞行器。我们期待早日看到,预祝成功。

中国组合动力飞行器效果图

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简单一句话,航天飞机系统复杂,中国目前还不具备研发和制造航天飞机的能力。下面我们展开来说,为什么发展航天飞机已经过时了。航天飞机是美国试图建立廉价的天地往返运载系统做出的努力,不可否认的是航天飞机在人类航天史上的地位是极为重要的,美苏都有发展过航天飞机,苏联的型号是暴风雪号,还进行了一次无人试飞,也成功了。

如果苏联没有解体,我们会看到两种航天飞机在轨道上运行,也算是一个奇观。航天飞机和宇宙飞船是两种不同的往返工具,宇宙飞船结构简单,制造难道相对较小,航天飞机系统复杂,当然出问题的概率也更大。

从载人方面看,苏俄的飞船只能搭载3人,美国的航天飞机能搭载7人,航天飞机在完成空间站的建造之后退役,算是结束了一个时代。目前美国开始搞飞船了,不玩航天飞机,因为航天飞机技术还没有完全成熟,本来说单机可以重复使用100次,结果6架航天飞机一共才使用了100多次,效率很低。中国不发展航天飞机除了技术原因外,其实也没有必要,飞船才是稳定的往返工具,航天飞机对于运载大尺寸轨道构件比较有用、以及派宇航员维修航天器等,其他地方还真不好用。

所以发展航天飞机就是今天看,也是没有必要的,飞船式平台还是最稳定的。但我们需要注意,航天飞机内部空间远远大于飞船,对于走向深空的人类而言,未来还是航天飞机是主力。

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