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陈蓝:货运航天飞机惊艳亮相,意义远比神十九上天更为重大
昊龙将是我国第二款火箭动力垂直起飞、水平滑翔跑道着陆的小型无人航天飞机,俗称“太空小飞机”。第一款是已成功完成三次往返飞行的“可重复使用试验航天器”,这里就恕不展开了。至于原因嘛,你懂的。
中航工业已经公布了两张“昊龙”的外形图。和历史上出现过的各种轨道级小型航天飞机方案包括X-20(美)、螺旋(苏)、HL-20(美)、赫尔姆斯(欧)、HOPE-X(日)、X-38(美)、快帆(俄)、X-37B(美)、追梦者(美)等相比,昊龙外侧上翘的大翼展后掠主翼和单垂尾布局乍看很像“螺旋”家族(含HL-20、X-38和追梦者),但仔细看会发现它并非升力体和平直上反翼的组合,它的机翼更接近快帆有翼版。它的宽大机身和平坦机背则显得十分独特。
图3 历史上各种小型航天飞机 NASA/ESA/JAXA/USAF等
显而易见,这是一种创新的气动布局,吸取了螺旋家族和快帆等前辈们的优点,既有优秀的高超音速和跨音速气动特性,也提供了更大的内部空间。借助以JF-22为代表的多个世界级高超音速风洞,我们在气动设计方面已经走到了世界前列。
昊龙图片还展示了一个有意思的细节。它的展开式太阳电池板看上去就像美国大型航天飞机的货舱门。但实际上它紧贴机身,打开后里面并无货舱。左舷“舱门”内侧和该侧机身上贴满光伏电池。右舷“舱门”内侧和机身部位则没有任何电池,猜测是辐射散热器。
图4、图5 昊龙货运航天飞机 图源:AVIC
作为小型货运天地运输工具,不设货舱不奇怪。舱门式电池阵和散热板,则是昊龙独特的创新。笔者大胆猜想,昊龙可能会采用无整流罩发射。舱门式展开结构是为了在发射和再入期间保护电池阵和散热板。从官方效果图看,昊龙的翼展很大,粗略估计可能超过追梦者(7米),也没有折叠的迹象。这大大超过了力箭二号的整流罩直径,因而从另一个角度印证了无罩发射的猜测。
昊龙货运航天飞机的模型即将在珠海航展亮相。届时将有更多的信息披露。也许,我们的猜测会正式得到证实。
昊龙将成为中国最大航天飞机,也可能会成为世界上首款顶置无罩发射的航天飞机。想象一下,一只展翅的大鸟骑着喷火的巨龙,在轰鸣声中冉冉上升,飞上蓝天,那是何等的奇幻、壮观和震撼!
两款低成本货运运输工具都满足了方案召集时提出的性能指标。据称来自中科院的信息显示,轻舟飞船上行运输能力2.75吨,下行(销毁)能力2.9吨,均超要求的1.8吨和2吨指标。昊龙运力未透露,但官媒采用“较大的货物上下行能力”说法,说明它的运载能力也不低。下表是全球范围内所有货运飞船的比较。
数据来源:Wikipedia
可以看出,我们的两款航天器最接近天鹅座飞船和追梦者航天飞机,规模和运力可能稍低,但性价比优势明显。它们都达到了每吨货物综合成本(含发射和飞船)不大于1.2亿人民币的经济性指标。相比之下,天鹅座飞船用最便宜、可重复使用的猎鹰九号,发射费用6000万美元,追梦者所用火神火箭发射费用高达一亿多美元。它们每吨货物仅发射成本就接近或超过1.2亿人民币。这还没有算上飞船费用。
图6 天鹅座货运飞船 NASA
图7 追梦者货运航天飞机 图源:Sierra Space
昊龙航天飞机也将使用商业火箭发射,很多人猜测会是某箭。它和力箭二号按计划都会实现回收和复用,所以成本还会进一步降低。这意味着,不久的将来,我们的商业货运飞船和可复用航天飞机不仅将在技术上和美帝平起平坐,更会在成本上碾压他们。
这就是商业航天的力量和魅力。中美航天激烈竞争,但不妨碍我们学习NASA载人航天商业化的成功经验。我们应该认识到,空间站不仅是一个科研和工程设施,也是孵化培育商业航天的平台。展望未来,围绕空间站可以发展出一条很长的产业链,从货运飞船到商业舱段,从商业实验载荷到共轨航天器,从太空旅游到航天文创,不一而足。唯一的限制,就是想象力。
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本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 史岱君 
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