11艘神舟飞船、两个天宫空间实验室、一艘天舟货运飞船。从各个角度验证了我国载人航天各系统的可靠性和实用性,顺手也在天上搞了些科研项目,获得了一些成果。现在第三步也稳稳的迈了出去,天和核心舱成功发射,几天后天舟二号货运飞船也将发射升空,我们的空间站也将在不久的将来完全建成。
月球探测方面:嫦娥1-5号完成了从绕月到采样返回的各个步骤,其中嫦娥二号在完成月球观测任务后还成为了我国首个深空探测器,对地外小行星进行了飞掠观测。嫦娥五号更是完成了一次“阿波罗式”的登月任务,为后续进一步的月球探测任务做了一定准备。
行星探测方面:全世界的火星探测项目中,第一次火星探测+环绕+落火+小车巡视,一个航天器把这些人物全部搞定的,就天问一号独一份,任务难度相当大,但咱们还是非常成功的把祝融送到了火星地面,就等过些天充满电之后开展任务了。
运载火箭方面:这个可说的比较多。自从2016年长征七号首飞以来,我国新一代运载火箭体系已经初步建成,各个轨道的运载能力上限均得到了大幅提升。近地轨道由之前的长征二号F的8.8吨提升到了长征五号B的25吨;同步转移轨道运力由长三乙的5.5吨提升到了长征五号的14吨。运力的提升给了载荷更大的发展空间和机会。此外,面对近年来越来越大的小型卫星发射需求,咱们在扩展上限的同时,也为小卫星们准备了更加廉价的运载火箭和更加快捷的发射方案,例如长征六号和只需要24小时准备的长征11号;跟大型卫星一起“搭车”发射带来的轨道、周期受限相比,小型运载火箭对于这类微小卫星而言有这相当大的诱惑力,同时小火箭的发射成本也更加低廉。
首先,空间站的建设肯定会稳步推进,后续将会发射剩余的两个实验舱和一个空间望远镜,完成空间站一期的建设,后续视情况可能会有国际合作舱段或将核心舱备份打上去进一步扩展天宫空间站的体积和功能。此外,航天员将开始一步步的延长驻留时间,使空间站长期有人驻留。
此外,后续巡天望远镜(CSST)升空后,将会定期与天宫空间站对接,航天员可以直接进入巡天望远镜舱内进行相关维护工作。但由于空间站带来的震动较大,所以CSST工作时仅会与天宫空间站共轨飞行而非对接。
除了CSST以外,从近期的新闻中还可以看到一些更加有趣的东西,例如这个:
这是一个国际合作项目,主体就是与欧洲合作,将类似于JWST的分块镜在轨组装,最终建成一个直径约10m的超大型空间望远镜,相当于一个超大号JWST。关于此项目的后续发展让我们拭目以待。
在嫦娥5号完成其工作后探月“小三步”——绕、落、回均已完成,下一步则是探月工程的“大三步”——探、登、驻。
之前的嫦娥1-5号,均属于“大三步”中的“探月”部分,而这一部分将会继续发展到约2028年,其中包括嫦娥7号,嫦娥6号和嫦娥8号以及几个可能存在的后续项目。此外这一阶段还会与俄罗斯进行合作,在同一片区域里部署多个月球着陆器作为无人科研站,分别携带不同的科研仪器在月球地表开展研究。
而下一步“登月”是非常令人期待的。当然,这里指的是载人登月,从目前的资料来看,我国的载人登月计划可以采用两发新型载人运载火箭,也就是俗称的921火箭进行,一发搭载总重约为25吨的登月舱,另外一发搭载探月型新载人飞船,组合体重量约为50吨,支持两人落月开展工作。
待长征九号开发完成后,我们则可以开发一型重型登月舱(发射到地月转移轨道上的重量可以达到70吨),与921火箭搭配,直接往月球表面上部署一个小型前哨,可短期有人驻留。并未随后的长期有人驻留任务做好准备。
至于载人登月之后,我们不能像冷战时期一样,为了登月而登月,需要在有明确的科研课题的情况下,有针对性的设计载荷与实验内容,并最终实现月面或月球轨道长期有人驻留。
在天问一号成功发射并进入火星轨道后,与月球探测相似,完成了绕、落、巡的工作。如果一切进展顺利,我国将会进行火星采样返回计划,如果顺利的线年的火星转移窗口进行发射,并于2030年返回。
除了火星以外,我国还会进行小行星探测活动,目标是小行星2016HO3和主带彗星133P,任务将于2022年使用长征三号乙运载火箭进行发射,探测器将会在2023年抵达小行星2016HO3,并对其进行观测和采样,并于2024年携带样本返回地球。随后轨道器利用地球和火星的引力助推,到达主带彗星133P开展延伸任务。
更远期的计划则是在2029年发射木星和行星际探测器,对木星和天王星进行探测。除此之外还会有海王星探测任务,预期在2030年以后才会发射。
继长征五号、六号、七号、八号运载火箭的成功发射之后,我国的新一代运载火箭家族基本成型,均采用了环保无毒的氢氧燃料或液氧煤油燃料组合,比冲高、推力大、运载能力强。而后续的新型运载火箭也将继续采用此类燃料组合。
短期内,新型载人运载火箭,也就是921火箭将在十四五期间首飞,其采用了现有成熟技术,一级和二级均使用的是YF100系列也氧煤油发动机,三级采用了和长征五号二级相同的YF-75D发动机,近地运载能力70吨,地月转移轨道运力不低于25吨(激进一点破30吨)。921火箭最突出的一点就是采用成熟技术,可靠性高,并且YF100系列和YF75D发动机的性能指标都不差,用于载人航天相当合适。关于921火箭的详细技术指标,详见我之前的专栏文章。
比921更远一些的,那就是长征九号了。长征九号大家最关注的其实就是发动机,而她使用的发动机更有着“三神器”的外号,因为500吨级液氧煤油发动机YF-130、220吨级氢氧发动机YF-90和25吨级闭式膨胀循环氢氧发动机YF-79的性能在世界现役发动机中都是数一数二的强悍。而最近的新闻中也报道了YF-130的相关消息,原理样机已经成型,半系统试车已经完成。
除了长征九号这种大家伙之外,我们还在研发新型的中小型运载火箭。以降低发射成本,这里的研制主力就不再是航天院所这些“国家队”了,而是民间航天企业。例如蓝箭航天采用液氧甲烷燃料的运载火箭朱雀二号。当然国家队自然也不会缺席,例如航天八院的长征六号和一院的长征八号融合型。这一系列火箭的发展趋势就是简化生产工艺以降低成本,并且缩短测发周期以提升发射密度。
此外,可回收构型的火箭也正在紧锣密鼓的发展中,航天一院的长征八号R预计将于2025年首飞,其捆绑结构不再分离,整体集束回收。八院的长征六号X也已立项,预计2022年即可首飞。
除了这两型已经石锤的可回收构型火箭以外,可能实现回收的还有921火箭和长征九号,当然这两型的可回收构型也只是猜测,并未有任何公开报导证实。此外,除了运载火箭,多次重复使用可回收天地运载工具还包括了腾云空天飞机,目前其各子项目也在紧锣密鼓的研究中。
从以上各种规划中不难看出,我国的航天事业在未来的二十年中将会迎来大量的技术节点和突破,也会出现一波航天成果的井喷,让我们拭目以待。
除了已经所提到的且老生常谈了的长征九号(三大神器)、新一代载人运载火箭(也就是俗称的921火箭)、“腾云”空天飞机……等等这几个项目之外dnf韩服手游汉化ios小火箭,
甚至基于其类似于猛禽那样的FFSCC甲烷机而同样已经有类似于“星舰”的项目出现在中国航天的未来规划蓝图上飘飘小火箭手机ios版下载。
中国航天版“星舰”,共有5米直径的芯级底部搭载有三台、五台的FFSCC甲烷机的方案,以及7.5米直径的芯级底部搭载有九台FFSCC甲烷机的方案。
PS: 上图中所出自的这篇论文可不是什么随便哪个高校的随便哪个混日子的本科生或者研究生来随便水的:
而是一院官方出版的,而撰写这篇论文的笔者也是一院的院长兼党委副书记级别的人物。所以上述的这篇文章当中的内容从某种角度上来讲是足以代表着整个中国航天未来发展规划的官方口径。
所以,其实倒也不用再来纠结和争吵什么诸如“长征九号到底有没有必要研制”、“长征九号是不是一出来即落后”、“长征九号的路子到底对不对”、“我们是不是应该完全摸着SPX的屁股过河去仿制Starship一类的完全回收式火箭”……等等诸如此类的话题。
因为,从当前所披露出来的种种内部会议上的PPT规划、官八股以及相关的公开论文中可以看得出来,中国航天将来是想把『一次性超重型火箭(长九)』、『部分VTVL火箭(类猎鹰9/重型猎鹰)』、『完全可回收火箭 & FFSCC甲烷机(类星舰)』、『组合动力+两级入轨式空天飞机』这五条路径给同时“并驾齐驱”的来个“五管齐下”式进行。
PS:在最新一版的PPT里头,新一代载人运载火箭(921火箭)的运载力又提升了。
以及,到目前为止所披露出来的一切相关的不论是内部会议中的PPT、院士的访谈、还是公开的(具有官方背景与权威性的)论文当中,都明确地指出新一代载人运载火箭的具体首飞时间点就是在2025年,甚至更早 。
TSTO有多种构型,我国走的路线是一级下面级飞行器(加速器)+二级空天飞机(轨道器)的路线,大致的构型为前半段使用喷气发动机加速到5马赫以上,同时将轨道器带到高空,再使用轨道器加速到第一宇宙速度。
TSTO一级飞行器的动力构型有很多种,主要就是各级在涡轮、涡轮机变循环(TBCC)、火箭基变循环(RBCC)、涡轮、火箭、冲压组合循环发动机(TRRE)、火箭中间做选择以匹配不同的任务需求。这几种动力装置分别由航天科工(TRRE动力),航天科技(RBCC动力),中航工业(TBCC动力)进行研究dnf韩服手游汉化ios小火箭,第一个链接展示的就是航天科技主导推进研发的RBCC发动机。
我国的进度情况目前大约是2020年9 月 4 日成功发射可重复使用试验航天器缩比模型,这是继2019年10月21日公布的两级入轨空天飞行器风洞自由分离试验后的缩比模型一次轨道再入试验。
为啥说是缩比模型?因为根据查阅论文用于级间分离研究的TBCC动力TSTO气动布局概念设计,文中给出了较为清晰的二级外形方案,就是风洞试验的模型
这个尺寸是如此巨大,重量将达到200吨级别,显然不是此次长征2F发射的飞行器尺寸,因此我们认为此次飞行试验所使用的飞行器是较小尺寸的缩比模型,主要验证的是飞行器在轨返回时的控制、隔热等问题。
从风洞试验来看,最终选择了CD1的一级方案,其外形尺寸也是令人星潮澎湃。最后的仿真结果
可以看到一二级的起飞总重大约860吨,超声速飞行期间的升阻比在3-4之间,分离速度6马赫,分离高度30千米,一级提供了1.88千米的DV,比SPACEX的可回收一级火箭的DV略低一点。
这个数值可以说是相当令人失望了,根据水平起降两级入轨系统的质量估算方法及应用一文中给出的二级燃料质量比大约是76.2%,那么即使采用氢氧机做二级,也很难把二级送上轨道。其结果只能是减小载荷增加燃料,大大降低了系统的实用性——用于级间分离研究的TBCC动力TSTO气动布局概念设计,文中200吨的二级仅仅送了2吨的载荷,可以说是相当弱鸡的表现了。而在水平起降两级入轨系统的质量估算方法及应用一文中设计了一套沿95.8kPa等动压线的入轨方案,分离速度达到了9.25Ma,则一个重量仅91.27吨的二级就可送8吨的载荷进入近地轨道,投送效率提高了近10倍,大大提高了系统的实用性。
出现这样分歧的主要原因是TSTO飞行器是一级飞行器的动力问题目前尚未解决,研究者对一级到底能以多大速度和高度释放二级并不是很有把握。
比如在2017年3月6日由美国航空航天学会(简称AIAA)、中国工程院主办、厦门大学承办召开的21届国际航天飞机和高超声速系统与技术大会上,中国展示了大量成功的试验和实物图片,还透漏了我国已经成功地进行了超燃冲压的飞行试验并且研制的涡轮-火箭-冲压组合循环发动机(简称TRRE)将在2017年底前开始飞行试验。此前的试验,验证了加速、巡航、机动等各方面性能,证明了下涵道里的液体火箭和双模冲压在M1.5-7之间协调工作的可行性。2016年,进气道和喷管试验完成,M1.8条件下的台架试验也完成。M2-6的稳态台架试验已经开始。试验验证了TRRE的进气道、喷管和燃烧室设计和模式转换。试验数据表明,可在1平方米捕获面积下达到8吨推力,达到设计要求。虽然会议上并没有透露超燃冲压可持续工作的时间,但要是达不到亚小时级,研发组合循环发动机是没有意义的。此外从中国航空协会官网公布的第三届冯如航空科技精英奖获奖名单与事迹介绍中(2015),关于我国的高超音速飞行器的研究情况中提到我国采用的技术路线为航空煤油再生冷却超燃冲压发动机,其试验平台如无例外应当是凌云临近空间高超声速通用试飞平台。
最后总结下,关于两级入轨空天飞行器TSTO,我国开展了大量的研究与试验,2020年的轨道再入试验和RBCC组合动力发动机首飞、2019年的级间分离风洞试验、2017年AIAA展示的组合动力引擎技术研究和此次的可重复试验航天器就是实证。但是关键性的动力系统还没有进行决定性的高空试验,TSTO整体尚未到可以立项的程度。即使如此,我们也不必妄自菲薄,我国是在TSTO飞行器研究中进展最大的两个国家之一,从我国各个国家队把TSTO一级动力方案全部包圆了的情况来看,国家对攻克TSTO是抱着极大的决心的,一定能成为未来 20 年,中国航天事业的关键的技术节点。
按照规划纲要,TSTO技术攻克后我国将具备年LEO投送量10万吨级的轨道投送能力,拥有载弹量百吨级速度6-12马赫级的亚轨道空间战略轰炸机,相信会成为我们对美国更有说服力的真理。
第一个重要节点是长征8型一级重复利用型火箭的试飞和列装。复用型火箭是个大趋势,我们必须追赶。2024年以前首飞复用型。
第二个重要节点是921火箭(长征10号?)的首飞和之后的载人登月。2027年至2028年首飞。2029年载人登月?
第三个重要节点就是长九重型火箭了。2030年首飞,2031年至2035年投入大型空间站和载人登月之中。
第四个重要节点是空天一体运载器的试飞。预计在2029年之前首飞,这个是14五计划里的。
探索浩瀚宇宙,是国人不断追逐的航天梦想。在刚刚过去的“十三五”时期,中国在太空探索领域取得了一系列不俗的成绩。“十四五”时期,中国探索太空的脚步将更加坚定。在“十四五”规划纲要中,与航天有关的内容多次出现,包括空间基础设施体系、星际探测、新一代重型运载火箭和重复使用航天运输系统、探月工程四期、北斗产业化应用等。
重型运载火箭、星际探测……未来中国航天这些看点值得期待2020年7月23日,“天问一号”探测器发射升空。新华社记者 郭程 摄看点一:重型运载火箭全国两会期间,由中国航天科技集团六院研制的500吨级液氧煤油火箭发动机全工况半系统试车取得圆满成功,该发动机是目前世界上推力最大的双管推力室发动机,相比120吨级液氧煤油高压补燃发动机,推力增大了3倍,发动机综合性能指标达到世界先进水平。中国航天科技集团六院党委书记刘志让告诉记者,此次试验为该型发动机首次全工况试车,为下一步进行发动机整机试车等研制工作奠定了基础。航天发展,动力先行,发动机是火箭的心脏。据介绍,2021年我国宇航发射将继续开启“超级模式”,载人航天空间站进入关键实施阶段,计划完成天和一号核心舱、天舟二号、神舟十二号、天舟三号、神舟十三号等五次发射任务,“天问一号”将于5月实施我国首次火星着陆和巡视探测,全年宇航发射次数预计将首次突破40次。刘志让表示,我们还将进一步推动重型运载火箭的研发,突破可重复使用火箭动力、深空探测动力等关键技术,在运载火箭主动力以及空间推进等领域先行达到世界一流水平。“目前我国运载能力最强的火箭是长征五号,它的近地轨道运载能力可达到25吨。”探月工程首任总指挥、中国工程院院士栾恩杰在接受新华社记者采访时表示,为了满足未来探月工程及深空探测的需求,火箭推力要更强。未来我国将研制百吨级的重型运载火箭,现在论证阶段基本完成,争取在“十四五”能够开始重型火箭的研制。
重型运载火箭、星际探测……未来中国航天这些看点值得期待2020年12月4日,国家航天局公布探月工程嫦娥五号探测器在月球表面展示国旗的照片。新华社发(国家航天局供图)
看点二:星际探测、深空探测过去一年,嫦娥五号圆满完成月球采样返回任务,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功进入火星轨道……一步一个脚印,中国不断迈出深空探测的坚实脚步。此次,星际探测、探月工程四期等深空探测规划均被明确写入“十四五”规划纲要当中。“探月工程四期将构建月球科研站基本型。”栾恩杰表示,这一基本型由运行在月球轨道和月面的多个探测器组成,基本型将具备月球科学技术研究、资源开发利用技术验证的能力,并与国际同行合作,建设国际月球科研站。在月球极区探测任务规划中,嫦娥七号将对月球南极地形地貌、物质成分、空间环境等进行综合探测。嫦娥八号除继续开展科学探测试验外,还将进行关键技术的验证。作为深空探测的重要一环,近地小行星探测近来也受到了更多的关注。近地小行星是指距地球最近距离小于4500万公里,未来可能与地球交会的小行星。目前全球已完成轨道编目的近地小行星约为2.3万颗。中国航天科技集团五院嫦娥五号探测器总指挥兼总设计师、中国科学院院士杨孟飞告诉记者:“近地小行星亮度暗弱,难以发现,分布广泛且运动轨道易受到大行星牵引。”杨孟飞建议,应进一步开展近地小行星顶层谋划,制定我国应对近地小行星撞击风险能力中长期发展规划和监测预警处置体系发展路线图;着力构建国家级技术体系能力,构建天地一体的全天区监测能力。
重型运载火箭、星际探测……未来中国航天这些看点值得期待2020年12月17日,在中国航天科技集团五院,科研人员打开嫦娥五号返回器舱门,取出装有月球样品的容器并进行称重。
看点三:激发更多探索宇宙的热情2021年中国空间站建设进入关键阶段,而且计划在轨运行10年以上。“这是一个漫长的过程,更需要我们锚定目标、接续奋斗。”中国航天科技集团五院党委书记赵小津说。60多年来,经过几代航天人的辛勤付出和拼搏奋进,中国航天事业实现了从无到有、从小到大、从弱到强的跨越发展,铸就了中国航天发展的三大里程碑,取得了以载人航天、北斗导航、月球探测等为代表的标志性成就。赵小津建议,接下来应广泛搭建航天精神宣讲平台,面向全社会开展多层次、多形式的宣讲活动;筹建“国家航天博物馆”,将其打造为展示中国航天科技与成就的专业博物馆。“国家航天博物馆作为展现国家综合国力和科技成就、科普航天知识的窗口,能让社会公众有机会近距离接触航天大国重器、深入了解航天科技知识,激发社会公众、特别是广大青少年热爱科学、探索宇宙的热情。”赵小津说。飘飘小火箭手机iodnf韩服手游汉化ios小火箭s版下载