未来航天器会是什么样子?
2007-10-27 22:43阅读：
未来航天器会是什么样子？
嫦娥一号计划开始，这可以说是我们中国人真正向太空发展的第一步。在此之前，我们一直是围绕着我们的家乡——地球，飞向月球我们这个近邻，这才是真正向太空探险。美国人是地球人第一次登陆了它，我们计划在2020年左右的时间也实现这个梦想。对于我国航天科技方面，我有一些感想。
首先，是控制方式。嫦娥一号基本上是由地球基站进行控制，而不是由它自主控制，这是因为它距离我们非常近，这个先天的条件。我们知道，月球距离地球平均为384，401公里。这段距离约为地球赤道周长的10倍。根据电磁波太空传播速度可以等同于光速，光速大约每秒三十万公里。也就是说，信号传到地面控制站的一个单程，约一秒多一点的时间，但是，它中间的转换设备会造成相对来说很大的延时。这样算来，由地面控制在时间上来说也可以了，完全可以实现卫星由地面控制飞行。
我们知道，火星是与地球环境和距离就相近的行星。火星与地球之间距离遥远,最近距离为5670万公里,最远距离为3.56亿公里,是地球与月球之间距离的数百倍,因此火星探测器将在茫茫太空中飞行10.5个月至11.5个月才能抵达火星。如果我们有一天要进行火星探险呢？航天器各种飞行状态发生后，其信息传到地球已经是“很久”以后了，在控制信号传播在时间上恐怕是不允许，所以地球上控制就很困难，因此航天器需要有自主导航。当然，在未来人类开始进行地月以外太空航行，也必然是自主导航，航天器发射以后，地面工作站主要完成的是信号、信息发送、接收工作。世界上目前，美国已经发射了火星探测器，并且接收到火星表面的一些照片和数据。
再者，就是航天器的运输工具问题。世界上目前主要有火箭发射和航天飞机两类方式，其航天飞机也是由外挂火箭助推器发射。
目前，所有的发射航天器都是采用垂直火箭发射方式。
采用这种方式发射原因有这样几方面：
第一，运载火箭的体型一般都很庞大，如果倾斜发射就得有一条比火箭体更长的滑行轨道。这种滑轨不仅相当笨重，稳定性差，而且发射时所产生的振动还会影响火箭的发射精度。更何况火箭点火后，尾部会喷射出高温、高速、高压燃气流，因此还需要有一个相当大的安全区。
第二，火箭绝大部分飞行时间是在大气层以外的空间，垂直发射有利于它迅速穿过大气层，减少因空气阻力而造成的飞行速度的损失。
第三，采用垂直发射可以简化发射设备，而且能够很方便地使竖立在发射台上的火箭在360°范围内移动。从而满足改变射向的需要，并保证火箭系统的稳定性和隐蔽性。
第四，大型运载火箭一般采用液体推进剂，垂直状态发射便于推进剂的精确加注或泄出。
最后，火箭垂直放置在发射台上，发射时只要推力稍微超过起飞重量，火箭就可以腾空而起了。因此，垂直发射对于火箭的加速和能量的利用都是十分有利的。
但是，这样发射方式也有其缺点，这就是火箭的一次性使用，不能重复再利用。还有火箭发射本身就有很大风险，1986年1月28日,美国“挑战者”号航天飞机从肯尼迪航天中心发射场起飞后在空中爆炸,7位机组人员全部遇难。而航天器重返进入大气层，风险则更大。还有，就是航天器穿越往返大气层，在控制方面也有很大困难。这是因为航天器飞行速度太高，与空气磨擦产生高温，这给航天器返回增加很大困难。哥伦比亚号航天飞机，就是在返回大气层过程中，发生解体，全体宇航员罹难。假如航天器如同飞机那样自由起降，自由控制飞行，克服以上困难也许就容易得多，这样，就成为真正意义上的“航天飞机”。我在看电视有关航天科研知识，讲述美国有关科学家正在研究这样的航天飞机。
但是，要制成这样的航天飞机，就要克服两方面的问题。一是研制出能够达到航天速度的飞机，也就是使其达到第一宇宙速度以上。这样的飞机，其技术水平，远远超过现有的各种飞机的性能。还有，就是航天飞机的燃料问题。目前航天器发射，火箭的是燃料化学能推动。燃料体积、质量太大，动力效能太低，以这样的动力源的天航器，有效载荷和速度都很有限。但是目前的科技水平，航天发射不得不采用庞大笨重的火箭为动力。在此，我们必然会想到核动力，核燃料为动力，有其其体积小，重量轻，动力大这样的优点，效率远远超过化学燃料为动力的助推动力。如果采用核动力，就可以克服在航天器动力上这些困难。然而，目前科学水平，利用核子动力作为航天器动力源还有困难，但是，科研领域已经在实际上着手这项工作，如美国、俄罗斯这样的航天强国，现在已经在进行研制中。我国将来要成为航天大国、航天强国，也必然要进行研制核动力航天器。
在宇宙航天飞行方面，除了飞行导航和航天器发射方式和动力以外，要解决的其他科研问题还有很多很多。尽管目前人类在宇宙航天技术上，还处于初始阶段，很多航天技术的根本性问题还有待解决。我相信，随着人类科学水平不断进步，终有一天，我们会实现在宇宙中自由航行的梦想。
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