文|小彭的燦爛筆記
編輯|小彭的燦爛筆記
聲明:本文陳述內容參考的「官方信息來源」,均贅述在文章末尾,感謝支持。
【前言】
2024年11月10日,天舟七號貨運飛船在完成為期10個月的太空任務後,順利撤離中國空間站組合體,並轉入獨立飛行階段。
根據中國載人航天工程辦公室的消息,天舟七號將於近期擇機受控再入大氣層,絕大部分器件將在再入大氣層過程中燒蝕銷毀,少量殘骸將落入南太平洋預定安全海域。
要知道,天舟七號可是承載著無數心血和 3.5 億價值的航天器,竟然選擇墜入大氣層直接燒毀,因此不少人感嘆:這就像一場絢麗的煙火,只是這煙火的代價太過昂貴。
明明同樣是執行太空任務的航天器,為什麼美國的龍飛船卻能被回收再利用呢?這裡面究竟藏著怎樣不為人知的秘密呢?
【天舟七號的太空之旅】
天舟七號於 2024 年 1 月 17 日發射升空, 在軌飛行的 10 個月里,它猶如一位忠誠的 「快遞小哥」,為空間站送去了種類繁多的物資。
在太空中,它出色地完成了自己的任務,為空間站送去了維持運行和航天員生活的必需品。
據統計,天舟七號共攜帶了航天員系統、空間站系統、應用任務領域、貨運飛船系統和工程總體貨物多達 260 余件,運輸物資總重約 5.6 噸。
這些物資為神舟十七號航天員乘組的在軌生活和科學實驗提供了堅實的保障,它的到來,使得空間站組合體再次形成三艙兩船的構型,為中國空間站的穩定運行立下了汗馬功勞。
可當它完成使命後,等待它的卻是在大氣層中燃燒殆盡的命運……
從設計之初,天舟七號就是為了一次性使用而打造的,它的主要目的是把物資準確送達,然後以一種相對簡單直接的方式結束自己的使命。
這樣的設計是有原因的,它要保證整個任務過程的高效和穩定,避免複雜的回收程序可能帶來的風險。
而且天舟七號在設計的時候,就考慮到了成本效益問題,如果要增加回收功能,那得花費更多的錢,而且還可能影響到它原本的載貨能力。
對於我國的航天計劃來說,在當時的情況下,選擇讓它完成任務後墜入大氣層是一種權衡利弊後的決定。
並且天舟七號在撤離空間站時,會帶走站內的各種廢棄物,包括航天員產生的垃圾。
這些廢棄物無需帶回地面,讓其在大氣層中燒毀處理更為便捷。
再者從成本角度考慮,若要回收天舟七號,需要進行專門的設計,如安裝防熱材料等,這將大大增加製造成本。
同時回收後的飛船還需要大規模的搜尋隊伍去找尋,並且花費時間和金錢去處理廢棄物,這無疑會進一步增加成本。
相比之下,一次性使用的天舟七號在當前階段更符合我國航天事業的發展需求。
【美國龍飛船的回收之路】
再看美國的龍飛船,它走的是另一條路,從一開始的設計理念就和天舟七號不同,它既要考慮載貨,也要考慮載人,而且還要能夠反覆使用。
這就像是一輛既能載貨又能載人的多功能汽車,而且還得能多次上路。
要知道,美國龍飛船初始定位是服務國際空間站貨運需求,後為滿足載人任務,積極引入可回收技術。
龍飛船由太空探索技術公司研發,其定位既有貨運也有載人。
當時美國的龍飛船受成本控制驅動,研發初期成本高達 31 億美元,疊加 15 億美元生產成本,總成本高達 46 億美元,回收復用可降低長期成本。
與此同時,還能為未來人類太空探索常態化提供基礎,實現從 「單向運輸」 向 「雙向運輸」 的轉型跨越。
龍飛船的回收技術具有一定創新性,它採用新型逃逸系統,4 個側面分別裝有推進器吊艙,每個吊艙配有 2 台 「超級天龍座」 發動機,具備全程逃逸能力。
實現完全自動駕駛,具備全程自動化飛控、全自動對接空間站、全自動應急處理等功能。
取消傳統的可展開太陽能電池翼,採用非加壓艙半包圍體裝式太陽能電池板。
底部主熱防護系統採用第三代 PICA - X 改進型酚醛浸漬碳燒蝕材料,提高了飛船的重複使用能力。
龍飛船的設計有很多獨特之處,它的外殼材料要能承受多次進出大氣層的高溫考驗,內部的各種系統也要保證在多次使用後依然可靠。
比如說,它的隔熱系統得非常先進,能在飛船返回地球時,保護裡面的設備和人員不受高溫傷害。
在回收技術方面,龍飛船也有一套複雜的方法,它在返回地球的過程中,要精確地控制姿態和速度。
就像一個技藝高超的跳水運動員,要以最完美的姿勢入水,龍飛船要準確地降落在預定的回收區域,這背後需要強大的導航和控制系統來支持。
而且回收過程中還得考慮到各種環境因素,比如天氣、風向等,這些都會影響回收的成功率。
但龍飛船的回收也不是一帆風順的,它需要大量的資金來研發和維護回收技術,每次回收後還要對飛船進行全面的檢查和維修,這可不是一筆小數目。
而且為了保證能夠回收,它在設計上可能會犧牲一些載貨量或者其他性能,這就像是一個背包客,為了能多次使用背包,得讓背包更結實,但可能就得少裝一些東西。
最重要的是,回收後的飛船需經過檢測維護才能再次發射,這也增加了時間和成本投入。
而且任何新技術的應用都伴隨著風險,據美國宇航局評估,龍飛船首次載人飛行有 1/276 的概率是致命的,有 1/60 的概率會因某個問題導致任務失敗。
從這一點來看,其實就能體現出我國天舟七號的優勢了,同時也能明顯看出天舟與龍飛船的差異。
【天舟與龍飛船的差異對比】
天舟七號作為純粹的貨運飛船,其核心任務就是為空間站高效地運送物資,就如同一位專註於貨物運輸的 「快遞員」,不承擔載人任務,因此在設計上可以更加側重於提升貨運效率。
而美國的龍飛船分為不同型號,既有專門的貨運型號,也有用於載人的型號。
這種多功能的定位使得龍飛船在設計時需要兼顧貨運和載人的不同需求,既要考慮貨物的運輸,又要確保航天員的安全和舒適,設計複雜度相對較高。
在製造成本方面,天舟七號的製造成本僅約為 3.5 億人民幣,摺合美元約 4839 萬美元。
相比之下,龍飛船的研發成本高達 31 億美元,加上 15 億美元的生產成本,總成本接近 46 億美元,兩者成本差距巨大。
從材料成本來看,天舟七號由於是一次性使用大量使用了相對成本較低的材料,且無需考慮回收過程中的耐高溫等特殊要求。
而龍飛船為了實現可回收,必須採用昂貴的耐高溫可重複使用材料,在維護成本方面,龍飛船每次回收後都需要進行複雜的檢修維護,這又是一筆不小的開支。
回收後的龍飛船需要對熱防護系統、電子設備等進行全面檢查和修復,以確保下次飛行的安全,而天舟七號完成任務後無需進行這些複雜的維護工作。
天舟七號在貨運能力方面表現出色,一次能運送 7.4 噸物資,這主要是因為天舟七號無需考慮載人因素,可以將更多的空間用於貨物運輸。
而龍飛船在載人情況下,貨運能力僅為 3.3 噸,並且還需要除去航天員的重量。
如果是空載狀態下,龍飛船的運載能力和天舟七號可能沒有太大差異,但在實際運行中,龍飛船通常需要搭載航天員,這就大大限制了其貨運能力。
在一次典型的任務中,天舟七號可以輕鬆地將大量的實驗設備、生活用品等物資運送到空間站,而龍飛船在搭載航天員的情況下,可能需要多次飛行才能完成相同的物資運輸任務。
【結語】
雖然天舟七號和龍飛船有著不同的命運,但它們都是人類探索宇宙偉大征程中的一部分。
可不得不說,我們中國的天舟七號,整體來說,會更加的便捷,也更加的實用。
這筆帳如果細細算,我們中國天舟雖然是一次性的,但卻也要比美國的龍飛船省錢很多……
參考資料:
光明網在 2024-11-11關於《天舟七號貨運飛船順利撤離空間站組合體 近期將擇機受控再入大氣層》的報道
證券時報在 2024-09-29關於《太空「大營救」!龍飛船,出發!》的報道