重复使用航天运载器长啥样?
这次发射的飞行器属于火箭动力垂直起飞、水平降落(VTHL)的重复使用航天运载器,中美俄欧都有类似的计划。需要注意的是,这次的试验飞行器不属于航天科工的腾云工程,腾云工程将应用组合动力,而火箭动力比组合动力的技术难度、技术风险小得多。下面贴几张图,帮助大家理解。
垂直起飞、水平降落的一个典型例子是DARPA的XS-1项目,这种运载系统能够部分降低航天发射成本,大幅提升年发射次数,但是由于火箭发动机比冲的局限性,单次运载的载荷不会太多。与垂直回收火箭相比,XS-1这种运载系统由于实现完全重复使用,没有抛弃的部分(垂直回收火箭一般只能回收第一级),单位质量载荷的发射成本较低,但是总的运载能力较差。
诺斯罗普-格鲁曼与DARPA合作提出的XS-1概念,设计目标为10天发射10次
波音XS-1运载系统,垂直起飞水平降落
波音与DARPA合作的XS-1概念,2020年波音退出,项目结束
在几十年前,NASA进行了一些尝试,提出了X-33和X-34概念。X-33是单级入轨的火箭飞机,属于冷战黑科技,但是技术难度太大,难以实现。X-34用于两级入轨,造出了模型。由于冷战结束,美国的航天投资大幅缩水,砍掉了包括火箭动力重复使用运载器、高超声速飞行器、组合动力飞行器在内的多个黑科技项目。
洛克希德马丁X-33概念,单级入轨,2001年项目终结(太难)
X-34验证机
X-34技术验证机,两级入轨,没有下文(没钱)
从各种新闻可见,中国正在尝试推进重复使用运载器的多条技术路线,以实现大幅降低航天发射成本。公开报道的有:火箭动力VTVL,火箭动力VTHL,火箭动力HTHL,组合动力HTHL,电磁弹射+火箭动力和电磁弹射+组合动力等等。腾云工程真正实现还需要10年左右。如果一切顺利,到2035年,每年航天发射500次不是梦。
中国的重复使用运载器子级想象图
腾云工程飞行器概念(公开图片)