頻上熱搜的可重復使用航天器是何“神器”？2045年或能送你1小時抵達全球

2023年歲末，“可重復使用航天器”成為了國際航天界的令人矚目的焦點，頻頻登上熱搜榜前列。

據央視新聞報道，當地時間12月28日晚，在佛羅里達州肯尼迪航天中心，美國X37B“軌道實驗飛行器”搭乘“重型獵鷹”運載火箭成功進入太空。這是X37B自2010年以來的第七次飛行，此次它將首次進入高軌道。

身上蒙著神秘面紗的X37B，是一架被稱為“太空飛機”的可重復使用航天器，既能在地球衛星軌道上飛行，又能進入大氣層滑翔，在結束任務后還能自動返回地面。

此前在12月14日，我國在酒泉衛星發射中心運用長征二號F運載火箭，成功發射一型可重復使用的試驗航天器。試驗航天器將在軌運行一段時間后，返回國內預定著陸場，其間將按計劃開展可重復使用技術驗證及空間科學實驗，為和平利用太空提供技術支撐。

自從40年前的航天飛機問世，“可重復使用航天器”一直是全球航天界孜孜以求的目標。而在新一輪商業航天熱潮中，通過航天器的回收、可重復使用，努力把上天的成本降低到過去無法想象的水平，從而為人類大規模進入太空打開便捷的大門。潮新聞就為你盤一盤“可重復使用航天器”。

可重復使用航天器是什么“神器”？

據科普中國介紹，可重復使用航天器是指可以重復使用的、能夠迅速穿越大氣層，自由往返于地球表面與太空之間，運送乘員和有效載荷；也可以指較長時間在軌停留和機動、完成各種任務的航天器，包括載人飛船、貨運飛船、推進飛行器、行星著陸器、航天飛機等。

據新華社報道，中國曾分別于2020年9月4日和2022年8月5日（今年5月返回）發射過可重復使用航天器。預計中國這次發射的可重復使用航天器在軌時間將會更長，所做的科學實驗也會更多。

在中國這次發射可重復使用航天器之前，美國太空探索技術公司（SpaceX)已宣布將用“重型獵鷹”火箭發射X37B。但是，發射在一周內被推遲了3次，一直到12月28日晚才發射。

從歷次任務來看，X37B在軌道上停留的時間越來越長。首次任務在軌224天，到第六次任務已經完成在軌道停留908天。

有分析認為，X37B的活動范圍是距地面177公里至800公里，還可實現太空變軌。而偵察衛星、空間站、宇航飛船的軌道在距離地面400公里左右的位置，X37B可以基本覆蓋。

據參考消息報道，外界認為中國可重復使用航天器的技術狀態也很穩定，表明中國與美國一樣掌握了可重復往返太空的技術，在發射、變軌控制以及返回等關鍵階段技術已經完全過關。

“航班化”航天運輸預計在2045年實現

據澎湃新聞報道，在2020中國航天大會上，中國科學院院士、中國航天科技集團有限公司科技委主任包為民做了題為《航班化航天運輸系統的發展與思考》的報告，表示我國計劃在2045年實現“航班化”航天運輸1小時全球抵達。

包為民認為，現階段無論是一次性運載火箭以及可部分重復使用火箭，還是可重復使用的航天飛機，都還遠未達到“航班化”運輸系統的要求，發射準備時間長，價格也相對高昂。

航天運輸達到“航班化”必須具備三個條件：一是“發車”數量遠比以前多，準備時間大為縮短；二是形成固定時間和周期，重復往返；三是價格大幅下降，在普通人可承受范圍內。

包為民表示，我國計劃到2045年實現1小時全球抵達、地面與軌道間以及軌道與軌道間的“航班化”航天運輸。

對于在技術途徑上如何具體實現這一目標。包為民介紹說主要包括三種：一是可重復使用運載火箭+高超音速技術；二是升力式可重復使用運載器+高超音速技術；三是先進組合動力技術。這三種技術途徑從相對簡單到相對困難。

運載火箭復用會在短期內會快速推廣

浙江大學微小衛星研究中心主任金仲和告訴潮新聞記者，馬斯克的SpaceX引領的火箭回收復用，是當前熱度最高的航天器可重復使用模式。這正是從包為民提到的三種技術途徑中，最為簡單的第一種的一部分。

“火箭復用與航天飛機、空天飛機的模式不同，用途也不同。”金仲和說，航天飛機的研制成本和重復使用維護成本都太高，遠沒有達到美國當初設計目標。其研制生產費用花費約100億美元，一次飛行費用超過5億美元，發射準備時間好幾個月。最要命的是發生過兩次非常嚴重的事故，導致14名航天員喪生。

相比之下，火箭分段重復使用的方式，制造和維護成本低很多。“SpaceX發展了部分重復使用的運載火箭，例如一級、二級、整流罩的重復使用。我國目前也在探索火箭回收重復使用的途徑，在這個領域，國內民營火箭公司的步伐相對快一些。”金仲和說。

除了獵鷹系列火箭外，SpaceX更引人矚目的是巨型復用火箭“星艦”。“‘星艦’在體制上與火箭有所不同，它的二子級‘星艦飛船’也可以復用，今后不一定會歸入火箭一類。”金仲和認為，總的來看，從成本承受、推廣應用等角度，運載火箭的重復使用是短期內會快速發展推廣應用的途徑。

“我國的可重復使用航天器已經進行了多次驗證飛行，后續應該有很大的發展，讓我們等待那一天的到來。”金仲和說。

欄目主編：趙翰露 文字編輯：宋慧 題圖來源：新華社 圖片編輯：雍凱

來源：作者：潮新聞