Green 版 (精华区)

发信人: ersy (Green Mouse), 信区: Green
标  题: 航天FAQ(1)(转载)
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年12月17日12:42:31 星期三), 站内信件

【 以下文字转载自 Aero 讨论区 】
【 原文由 dxmxqe 所发表 】
转自鼎盛王朝，由“烽火”整理
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1. 所谓的“天梯”，“太空电梯”到底可不可行，理论上是什么原理？

这是一个设想中的东西，美国有个公司打算在2050年实现之，具体内容待详细阐述。搞太
空电梯最早是科学幻想小说中提出的。

2. 单级入轨到底有什么优势，技术上难度多大，我国有此类计划吗？

单级入轨就是只用一级火箭就把航天器加速到第一宇宙速度以上（7.9千米/秒）。如果能
够实现，航天器就可以象飞机一样使用，可以极大地简化航天器设计和射前准备工作，可
以提高发射频率，有利于实现可重复使用的天地往返器。主要困难在于目前没有比冲够高
的推进剂，目前比冲最高的推进剂是液氧/液氢，其比冲也没有超过7.8秒。大家可以自己
用齐氏公式算一下，假如把歼-7（最早期型）改为单级入轨航天器，也就是说飞机的空重
和最大起飞重量（不挂武器和副油箱）不变，那么推进剂的比冲要达到多少才可以。由于
比冲不足，现在的运载火箭都采用多级火箭，一级燃烧完后把壳体抛掉，减轻重量。航天
飞机是准单级入轨航天器，但是仍然要抛助推火箭和外挂储箱。美国在搞X-33单级入轨的
时候，提出大气层内用冲压发动机，这样就不用携带氧化剂了，不过技术难度大，尚未实
现。我国对此单级入轨一直很关注，基础研究从未中断。

3. 本着科学的态度，对于留传很久的遭遇UFO之类的无法用现有理论解释的现象，航天系
统内部有什么看法，我国有没有此类事件?

航天系统内不讨论UFO问题，我们只研究看得见摸得着的东西。我的一个已经去世的朋友曾
是中国UFO研究会的副会长，官方基本上不研究UFO问题，民间UFO研究已经衰落。我国多次
发生UFO事件，但是从来没有哪次事件被官方证实为不可用现有科学原理解释。

4. 最近，论坛上出现我国空间实验室的想象图片，不知道是网友个人制作的还是官方发布
的。如果是后者，我们的计划是什么时候部署？

这个图是我发的，正是我们的概念图，实际工程基本上就是这个样子。具体部署可能要到
2008年以后。但是这东西耗资巨大，能否上去，要看国家的投入意志，也要看空间实验室
能发挥多大的效益。

5. 空间核能发动机是什么原理？

动力是航天器工作的最基本条件。核动力系统单位质量产生的能量是化学系统的100万倍，
它的发展必将把人类航天活动推向新的阶段。应该说，要实现星际航行，实现太空移民，
核发动机是今天的人类能想出来的唯一管用的动力形式。

在近期发展中，空间核动力系统将以核热火箭（NTR）为主，研制出大推力的发动机，射流
速度可达到最好的化学发动机的2倍。用核热火箭从低地球轨道发射到地球同步轨道、月球
轨道或飞向火星的轨道，有效载荷可以比现在运载火箭的有效载荷增加70%。若从地球直接
送往木星或更远，有效载荷可以增加1倍以上。

空间核动力系统的最佳方案是大推力核热火箭与核能发电相结合。1971年John Beveridge
开始提出这种双模态的NTR系统；此后，NASA格伦研究中心的Stan Borowski等人继续推进
此项研究。

小型核热火箭可产生66kN的推力和50kW的电力。这一实际装置可作为公用运载工具或发电
装置。该装置可用于载人火星航行，为月球基地或火星基地提供电力，或将高功率航天器
送入地球同步轨道以至送往冥王星。

人们担心发展核动力源会带来不安全的风险，这是很自然的。不过，让核动力装置在太空
发射与运行，不会对地球造成辐射危害，这是因为核反应堆在启动以前是不产生辐射粒子
的，其放射性基本上可以忽略。

必须指出，电火箭发动机（也叫离子发动机）和核能发动机不是一码事。

6. 使用固体助推火箭与液体火箭两者相较，哪种方案更合理？为什么我国航天人似乎更“
钟情”于液体推进剂？ 

固体火箭和液体火箭各有其优势和劣势。

固体火箭的弱点：

比冲小，也就是说在相同尺寸下，固体火箭的运载能力比液体火箭小，而且固体火箭重量
大，不利于长途运输。一旦点火就不能关机再启动，推力不能调整。

固体火箭的优点：

结构简单，燃料储箱和燃烧室是一回事，整个发动机大致上就是一个燃料储箱/燃烧室加一
个喷管。发射准备时间短，一般来说随时能发射。在20度下可以长期保存。可以在长途运
输后不经检查立刻发射。

液体火箭的弱点：

结构复杂，不但有氧化剂储箱、燃烧剂储箱，还有用于把这两种“剂”吹进燃烧室的高压
气瓶，还得使用惰性气体。其内部的管道和线路极其复杂。燃料或者有腐蚀性（偏二甲肼
/硝酸），或者不能常温保存（液氧/煤油，液氧/酒精，液氧/液氢）。

液体火箭的优点：

比冲大，推力大。不装推进剂时重量轻，利于长途转运。可以关机再启动，可以通过推进
剂的供应量调节推力。

用途：固体火箭一般用于发射准备时间紧迫的场合，比如弹道导弹和卫星应急发射。我国
以前不能制造大型固体火箭，因此东风5以前的型号都是液体火箭，大直径固体火箭突破后
，就研制了巨浪一号，以及东风XX号等导弹。这样，导弹就能实现高度机动，随时发射，
提高了核力量的生存能力和反击能力。各核大国的弹道导弹都在向固体化、机动化发展，
液体导弹在逐步淘汰。美国还在研制小型固体火箭，用于小卫星的应急发射。某些一次性
使用的场合，比如卫星从同步转移轨道向静止轨道的变轨也可以用固体火箭。

不过随着美国卫星应急发射工作的深入，也可能研制大型固体运载火箭，用来应急发射大
型卫星。

液体火箭一般用于运载重量大，而时间比较充裕的场合。比如正常的卫星、飞船发射。此
外，小型液体火箭发动机也用于航天器的轨道保持和轨道机动。美国苏联欧洲的大型运载
火箭都是液体的。而且液体火箭的开机再关机功能有很大的用途，地球静止轨道卫星发射
时有一个第三级火箭二次开机的过程，就是第二级火箭脱落、第三级火箭点火飞行一段时
间后，出于轨道动力学的原因，要关闭发动机、让火箭和卫星自由飞行一段时间，到达一
定位置后再次开机，只有液体发动机才能实现，固体发动机是做不到的。液体火箭的推力
可调功能使之非常适合于做控制发动机。大家仔细观察可以知道，运载火箭底部不但有四
个主发动机喷管，还有数个可以摆动的小发动机喷管，称为游动发动机，用来控制火箭姿
态，其推力可以根据姿态调整量的大小来调节，这也是固体火箭不能实现的。

我国不张扬固体火箭上的工作，不等于不重视、不开展。我国早在80年代初开始研制东风
-XX远程弹道导弹时，曾经发生过固液之争，后来确定了导弹和运载火箭技术分别采用固、
液发动机的路线。事实证明这也是其他航天大国一直遵循的技术路线。经过多年的工作以
后，中国已经是世界上为数不多的几个能制造大型固体发动机的国家，远程弹道导弹的固
体化走出了成功的第一步。为今后的陆地机动导弹和水下机动导弹研制打下了良好的基础
。另外三个能造大固体机的是美国苏联法国。

印度日本之所以研制大型固体运载火箭，主要是以航天发射为名，掌握大型弹道导弹的核
心技术，也可能是想花一份钱办两份事，就是火箭导弹一起搞了。但是固体火箭和液体火
箭除了飞行控制系统可以相互借鉴外，基本上是两码子事情。

日本长期以来一直搞大型固体火箭，它的M-5火箭已经相当成熟。但是转向H-2系列火箭后
却屡遭挫败，就是因为固体火箭和液体火箭有天壤之别，日本想在没有技术积累的前提下
一步到位，直接上大型液体火箭，违反了科学规律，屡次失败是情理之中的。

至于印度的火箭，水平一直不高，现在居然在没有低温火箭（即液氧/液氢发动机）的前提
下就敢上同步转移轨道运载火箭，而且竟然出2.5亿美刀一台的冤大头价格买俄罗斯发动机
。我们的长三甲、乙都用两台低温发动机，发射费才6000万美刀（美国《航空周刊》的数
据），就这一台发动机值两颗卫星钱，实在叫人不能理解。虽然他的地球静止轨道运载器
（GMLV）已经成功地把卫星送上了天，但是必须指出，由于没有低温发动机，不能认为印
度掌握了地球静止轨道卫星发射技术。
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