1986年至1994年間，美國(guó)國(guó)家航空航天局測(cè)試了X-30的比例模型，這是SSTO的另一種飛行器，預(yù)計(jì)可以水平起飛，以25馬赫的速度飛行，如圖所示。由于國(guó)會(huì)在1994年撤銷了資助，全尺寸模型從未建成。
最近開發(fā)SSTO飛行器的嘗試尚未取得成果，包括英國(guó)公司Reaction Engines的Skylon，這是一架84米(275英尺)長(zhǎng)的無(wú)人駕駛太空飛機(jī)，旨在從常規(guī)跑道飛入軌道，如渲染圖所示。
Radian Aerospace是一家總部位于西雅圖的公司，成立于2016年，正在設(shè)計(jì)Radian One，這是一架“太空飛機(jī)”，在這里可以看到藝術(shù)家的表演，能夠在一個(gè)階段到達(dá)軌道——不會(huì)像火箭一樣在上升過(guò)程中掉落組件。Radian說(shuō)這將使太空探索更加便宜。
Radian Aerospace是一家總部位于西雅圖的公司，成立于2016年，正在設(shè)計(jì)Radian One，這是一架“太空飛機(jī)”，在這里可以看到藝術(shù)家的表演，能夠在一個(gè)階段到達(dá)軌道——不會(huì)像火箭一樣在上升過(guò)程中掉落組件。Radian說(shuō)這將使太空探索更加便宜。
弧度航空航天
該公司表示，Radian One的工作方式與航天飛機(jī)非常相似，可用于空間站和衛(wèi)星服務(wù)，如圖所示，但成本僅為當(dāng)前火箭的一小部分。太空飛機(jī)將在火箭動(dòng)力雪橇的幫助下從2英里長(zhǎng)的特殊跑道上起飛，然后像飛機(jī)一樣水平著陸。
Radian計(jì)劃在2028年前對(duì)全尺寸樣機(jī)進(jìn)行飛行測(cè)試。這架太空飛機(jī)將有多達(dá)五名宇航員，可以重復(fù)使用100次。任務(wù)之間的周轉(zhuǎn)時(shí)間可能只有48小時(shí)。
Radian Aerospace的首席技術(shù)官Livingston Holder之前為美國(guó)國(guó)家航空航天局工作，研究X-33，這是設(shè)計(jì)單級(jí)入軌(SSTO)飛行器的早期嘗試，如圖所示。X-33是一種實(shí)驗(yàn)性的可重復(fù)使用運(yùn)載工具，旨在展示SSTO技術(shù)的潛力，但它在2001年被取消。
正如這位藝術(shù)家的印象所示，X-33旨在為用于國(guó)際空間站任務(wù)的全尺寸可重復(fù)使用航天器鋪平道路。
1986年至1994年間，美國(guó)國(guó)家航空航天局測(cè)試了X-30的比例模型，這是SSTO的另一種飛行器，預(yù)計(jì)可以水平起飛，以25馬赫的速度飛行，如圖所示。由于國(guó)會(huì)在1994年撤銷了資助，全尺寸模型從未建成。
最近開發(fā)SSTO飛行器的嘗試尚未取得成果，包括英國(guó)公司Reaction Engines的Skylon，這是一架84米(275英尺)長(zhǎng)的無(wú)人駕駛太空飛機(jī)，旨在從常規(guī)跑道飛入軌道，如渲染圖所示。
Radian Aerospace是一家總部位于西雅圖的公司，成立于2016年，正在設(shè)計(jì)Radian One，這是一架“太空飛機(jī)”，在這里可以看到藝術(shù)家的表演，能夠在一個(gè)階段到達(dá)軌道——不會(huì)像火箭一樣在上升過(guò)程中掉落組件。Radian說(shuō)這將使太空探索更加便宜。
該公司表示，Radian One的工作方式與航天飛機(jī)非常相似，可用于空間站和衛(wèi)星服務(wù)，如圖所示，但成本僅為當(dāng)前火箭的一小部分。太空飛機(jī)將在火箭動(dòng)力雪橇的幫助下從2英里長(zhǎng)的特殊跑道上起飛，然后像飛機(jī)一樣水平著陸。
弧度一號(hào)航天飛機(jī)
第1頁(yè)，共7頁(yè)
上一頁(yè)下一頁(yè)
美國(guó)有線電視新聞網(wǎng)
—
在20世紀(jì)90年代，美國(guó)國(guó)家航空航天局設(shè)計(jì)了一種實(shí)驗(yàn)性的太空飛機(jī)，旨在成為昂貴火箭的一種經(jīng)濟(jì)有效的替代品。
它被稱為X-33，是基于一個(gè)叫做SSTO的概念——或“單級(jí)入軌”SSTO取消了傳統(tǒng)太空飛行的火箭階段——火箭包含發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料，并在上升過(guò)程中下降以減輕重量——而是支持完全可重復(fù)使用的單一航天器。
X-33被設(shè)計(jì)成像火箭一樣垂直發(fā)射，但像飛機(jī)一樣在跑道上降落，目標(biāo)是將一磅有效載荷送入軌道的成本從1萬(wàn)美元降至僅1000美元。
然而，該計(jì)劃于2001年因技術(shù)困難而取消，增加了一系列未能實(shí)現(xiàn)的類似項(xiàng)目。
“我領(lǐng)導(dǎo)了X-33項(xiàng)目，我們選擇退出，因?yàn)槲覀兊脑u(píng)估是，它的成本將超過(guò)我們的討價(jià)還價(jià)，我們正處于實(shí)際實(shí)現(xiàn)它的技術(shù)能力的邊緣，”航空航天工程師、前美國(guó)空軍宇航員和X-33項(xiàng)目經(jīng)理利文斯頓·霍爾德說(shuō)，他現(xiàn)在是Radian Aerospace的首席技術(shù)官，Radian Aerospace是一家總部位于西雅圖的公司，他在2016年與人共同創(chuàng)立，以重振SSTO的夢(mèng)想。
“自從X-33以來(lái)，事情發(fā)生了巨大的變化——我們有了更輕、更堅(jiān)韌的復(fù)合材料，可以承受比那時(shí)更大的熱范圍。就燃燒推進(jìn)劑的效率和系統(tǒng)的重量而言，推進(jìn)系統(tǒng)比我們擁有的任何系統(tǒng)都要好，”他說(shuō)。

在這張渲染圖中，美國(guó)國(guó)家航空航天局的X-33是一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的可重復(fù)使用的飛行器，旨在展示SSTO的潛力，但被取消了。美國(guó)國(guó)家航空航天局
這種更新技術(shù)的產(chǎn)品是Radian One，這是一種新的太空飛機(jī)，將用一種非常不尋常的系統(tǒng)——火箭動(dòng)力雪橇——取代垂直發(fā)射。
浪費(fèi)的階段
麻省理工學(xué)院航空航天學(xué)教授、曾在美國(guó)國(guó)家航空航天局號(hào)上執(zhí)行過(guò)五次航天飛機(jī)任務(wù)的前宇航員Jeffrey Hoffman說(shuō)，要想擺脫地球引力進(jìn)入軌道，火箭需要達(dá)到大約每小時(shí)17500英里的速度?！皢?wèn)題是，當(dāng)你上升時(shí)，你不僅要舉起火箭和有效載荷，你還必須舉起你攜帶的所有燃料，”他說(shuō)。
霍夫曼說(shuō)，能夠達(dá)到這一速度的火箭需要將其質(zhì)量的95%用于燃料，這樣就沒(méi)有什么空間來(lái)容納其他東西了?！澳軌蛴靡患?jí)火箭進(jìn)入軌道是一個(gè)夢(mèng)想，”他補(bǔ)充道?！暗龅竭@一點(diǎn)，火箭的結(jié)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)和有效載荷不能超過(guò)整個(gè)系統(tǒng)總質(zhì)量的5%左右。我們只是不知道如何建造這樣的東西?！?/span>
這就是為什么所有用于到達(dá)軌道的火箭都是多級(jí)的，盡管目前的火箭，如太空探索技術(shù)公司的獵鷹9號(hào)，比阿波羅登月計(jì)劃的土星五號(hào)少兩級(jí)，土星五號(hào)有三級(jí)。
“一旦你用光了第一級(jí)的所有推進(jìn)劑，而不是帶著那個(gè)結(jié)構(gòu)一路升到軌道，你就把它扔了。霍夫曼解釋說(shuō):“對(duì)于發(fā)射臺(tái)上給定的質(zhì)量，這實(shí)際上允許你攜帶更多的有效載荷?！?/span>
傳統(tǒng)上，用過(guò)的火箭級(jí)要么落回到地球(通常在海洋中)，在大氣中燃燒，要么作為太空垃圾在軌道上終結(jié)。太空探索技術(shù)公司改變了這種模式，設(shè)計(jì)了可重復(fù)使用的助推器，可以自主返回地球。單級(jí)航天器的前提是完全取消火箭級(jí)，并有望進(jìn)一步降低成本。

Radian Aerospace的首席技術(shù)官Livingston Holder曾在X-33項(xiàng)目上為美國(guó)國(guó)家航空航天局工作。布萊恩·斯梅爾/弧度航空航天公司
繞過(guò)霍夫曼所說(shuō)的“火箭方程的暴政”或解決必須將燃料重量帶入太空的問(wèn)題并不容易。Radian的解決方案是一個(gè)火箭動(dòng)力雪橇，它沿著一條兩英里長(zhǎng)的軌道運(yùn)行，并在釋放太空飛機(jī)之前加速到0.7馬赫——537英里/小時(shí)(864公里/小時(shí))——然后在自身引擎的動(dòng)力下飛入軌道。
霍夫曼指出:“人們?cè)啻螄L試開發(fā)單級(jí)入軌飛行器?！??！懊绹?guó)國(guó)家航空航天局和空軍早在20世紀(jì)80年代末和90年代就嘗試過(guò)。他們?cè)噲D通過(guò)他們所謂的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，這種發(fā)動(dòng)機(jī)可以讓飛機(jī)穿過(guò)大氣層并燃燒氧氣，而不是隨身攜帶。這是一個(gè)偉大的想法，但從技術(shù)上來(lái)說(shuō)，建造這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)真的很難?！?/span>
“弧度用他們的火箭雪橇做的事情有點(diǎn)像超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，”霍夫曼解釋道?！皳Q句話說(shuō)，在不燃燒火箭推進(jìn)劑的情況下獲得初始加速度。這樣，你就避開了火箭方程式的一些限制。”
太空皮卡
Radian確信，由于三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它可以克服成功SSTO的障礙。
第一個(gè)是雪橇發(fā)射系統(tǒng)，它不僅使用燃料為自己的三個(gè)引擎提供動(dòng)力，還為太空飛機(jī)本身的引擎提供動(dòng)力，讓太空飛機(jī)在起飛前油箱加滿。第二個(gè)是起落架，它只為著陸而不是起飛而設(shè)計(jì)，這使得它明顯更輕。第三個(gè)是機(jī)翼，在垂直火箭中沒(méi)有，但通過(guò)在飛向軌道時(shí)提供升力，減少了系統(tǒng)所需的推力。

從火箭驅(qū)動(dòng)的雪橇上發(fā)射的Radian One渲染圖?；《群娇蘸教?/span>
“一旦我們進(jìn)入軌道，最接近的類比可能是航天飛機(jī)，”霍爾德說(shuō)?！拔覀冇幸粋€(gè)較小的艙，但我們可以執(zhí)行許多相同類型的任務(wù)。當(dāng)我們飛回家時(shí)，我們有一個(gè)更堅(jiān)固的復(fù)合外表面，這使我們能夠反復(fù)使用該系統(tǒng)，減少檢查要求，縮短周轉(zhuǎn)時(shí)間?！?/span>
Radian表示，其太空飛機(jī)將可重復(fù)使用多達(dá)100次，載有2至5名宇航員，任務(wù)之間的周轉(zhuǎn)時(shí)間為48小時(shí)。根據(jù)霍爾德的說(shuō)法，該飛機(jī)的比例模型將于今年進(jìn)行測(cè)試，全尺寸版本將于2028年開始飛行測(cè)試——但不會(huì)到達(dá)軌道。
與航天飛機(jī)一樣，Radian One將能夠?qū)⑿l(wèi)星等有效載荷部署到軌道上，或使用位于艙中的設(shè)備執(zhí)行任務(wù)，如地球觀測(cè)或監(jiān)視以及國(guó)防或軍事實(shí)體的情報(bào)。但是，霍爾德補(bǔ)充說(shuō)，當(dāng)跑道變得無(wú)法使用時(shí)，這種飛機(jī)也可以幫助災(zāi)區(qū)的人道主義援助——通過(guò)在受控的重返大氣層過(guò)程中，將有效載荷從艙中扔下來(lái)。
他用一個(gè)建筑工地做了類比，在那里，火箭是拉著大型設(shè)備的18輪車，而弧度一是帶來(lái)較小材料和工作人員的皮卡?！拔艺J(rèn)為垂直發(fā)射火箭總會(huì)有一席之地，”他補(bǔ)充道?！八麄儠?huì)把真正重的東西拿上去?！?/span>

藝術(shù)家繪制的弧度一號(hào)，可用于空間站和衛(wèi)星服務(wù)?；《群娇蘸教?/span>
他知道SSTO的另一次嘗試將會(huì)面臨質(zhì)疑。最后一個(gè)失去動(dòng)力的高調(diào)項(xiàng)目是英國(guó)的Skylon，這是一架氫動(dòng)力太空飛機(jī)，旨在從加固的跑道上起飛并返回地球。該項(xiàng)目背后的公司去年表示，兩級(jí)入軌系統(tǒng)現(xiàn)在更有可能。
“我不批評(píng)那些撓頭想知道單級(jí)入軌是否可行的人，”霍爾德說(shuō)?！霸谶@個(gè)項(xiàng)目上，我花了整整一年的時(shí)間，才再次說(shuō)服自己這是真的。你只需要能夠?qū)⒆约褐蒙碛诋?dāng)今的技術(shù)與過(guò)去的技術(shù)之間，就能看出它是否可行?！?/span>
根據(jù)Hoffman的說(shuō)法，最大的問(wèn)題不僅僅是SSTO是否在技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)，而是它是否能夠以與其他發(fā)射系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上具有競(jìng)爭(zhēng)力的成本做到這一點(diǎn)，例如太空探索技術(shù)公司的新星艦，它可以在一次發(fā)射中占用數(shù)百個(gè)微小的有效載荷，并且相對(duì)便宜?！斑@一直是實(shí)現(xiàn)單級(jí)入軌夢(mèng)想的原因——原則上，它應(yīng)該更便宜，”他說(shuō)。
“我希望他們成功，”霍夫曼補(bǔ)充道?！耙?yàn)閺募夹g(shù)上來(lái)說(shuō)，這肯定是第一次——我們將看看經(jīng)濟(jì)效益。你永遠(yuǎn)不知道，直到他們展示了這種能力，并看到誰(shuí)注冊(cè)使用它。”