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天舟七号货运飞船在完成对中国空间站的补给任务,经历9个多月的轨道飞行后,顺利撤离。
然而,这标志着中国在航天技术上的又一次重大进展。
不过,尽管天舟系列表现出色,却还是令网友们感到不解。
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为什么中国没有选择可回收货运飞船的模式,而美国的“龙”飞船却可以。
那么,两者之间到底有哪些不同的优势?
天舟七号:一次性使用的效率
天舟七号,作为中国空间站的“快递员”。
2023年5月成功发射,肩负着为空间站输送8吨物资的重任。
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这8吨物资中,6吨是维持空间站日常运转的补给物资,另外2吨则是用于开展科学实验的实验设备。
天舟七号并非孤军奋战,而是天舟系列货运飞船的最新成员。
这艘货运飞船成功与我国空间站对接,是继前两艘之后,第三艘实现对接的飞船。
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值得注意的是,天舟七号预计将于2023年11月受控再入大气层,结束使命。
天舟飞船的载货能力持续在增强。
从最初的天舟一号的6.5吨,到天舟二号的6.8吨,直至天舟五号达到8吨的最大设计负载,天舟系列的运送效率也越来越高。
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这种承载力的增强,靠的是我国航天技术的持续发展跟创新。
天舟飞船的设计理念并非简单地追求更大的载货量,而是更加注重整体效率和实用性。
流线型外形设计有效减小了气动阻力,提高了飞行效率。
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更值得一提的是,天舟飞船在与空间站对接时,还能提供动力支持,进一步提高对接效率,缩短对接时间,这无疑是锦上添花的设计。
然而,天舟七号的命运并非像“龙”飞船那样可以安全返回地球,而是选择受控再入大气层,烧毁殆尽。
看似是在乱花钱,但其实每一步都是经过仔细思考的。
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天舟飞船的发动机主要是为了在跟空间站连接时,提供向前推的力。
回收航天器得在降落时来个倒挂操作,这技术难度大,还可能出点状况。
要把飞船回收,得装上隔热层、返回控制系统和降落伞这些高科技,这样一来,费用自然就上去了。
与其花大价钱去回收,不如选个便宜点的受控再入法。
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回收飞船需要更长的准备时间和更复杂的流程,这会延长对接周期,影响空间站的正常运转和科研工作。
天舟三号的花费情况更能直接看出天舟飞船在节省钱方面的效果。
大概天舟三号的成本约为3.5亿元,运送了约6吨物资,每公斤货物的运输成本约为5.8万元。
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相比之下,SpaceX的“龙”飞船每公斤货物的上行运输成本约为27万元人民币,往返运输成本也高达13.5万元人民币。
SpaceX“龙”飞船:可回收模式的成本
与天舟飞船的一次性使用模式不同,SpaceX的“龙”飞船采用了可回收设计。
这种设计理念的核心在于重复利用飞船,从而降低长期运营成本。
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为了实现安全返回,“龙”飞船配备了隔热罩、返回控制系统、降落伞一系列关键设备。
它不仅能够将货物运送到国际空间站,还能将空间站上的货物和实验样品带回地球。
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2020年4月,龙飞船就从国际空间站带回了1800公斤的货物。
不得不说,“龙”飞船在来回运送货物方面表现得特别出色。
然而,可回收设计也带来了高昂的成本和技术挑战。
2011年,美国宇航局与SpaceX签订了一份价值过亿美元的合同。
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SpaceX为国际空间站运输货物,单次费用高达1.33亿美元。
尽管“龙”飞船的最大发射质量为15吨,最大载货量为6吨,但实际载货能力通常在3.5吨左右。
运送每公斤货物上一次要花4万美元,就算来回跑,单程也得2万美元。
“龙”飞船的低载荷比在32%,是高成本的重要原因。
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为了能返回地球,“龙”飞船带上足够的燃料,但这占了飞船宝贵的载货空间。
此外,隔热罩、返回控制系统、降落伞等回收设备也增加了飞船的重量,进一步压缩了货物的载荷空间。
这些额外设备不仅增加了飞船的发射重量,还增加了研发成本和运行复杂度,使得“龙”飞船的载货能力相对较低。
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“龙”飞船的可回收设计,虽然在理论上可以降低长期运营成本,但在实际操作中,高昂的单次发射成本。
此外,低载荷比也限制了其单次运输货物的数量,经济性甚至不如一次性使用的货运飞船。
中美两种模式的战略比较
中国和美国在空间站物资运输战略上采取了不同的道路,反映了各自的国情和发展阶段。
目前中国更注重高效率、低成本的物资运输,天舟飞船的一次性使用模式恰好符合这一需求。
这种模式能够以较低的成本快速将大量物资运送到空间站,支持空间站的建设和运营。
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美国更倾向于发展可回收技术,“龙”飞船的回收设计,显示了他们探索航天技术新途径的努力。
两种模式的技术发展路径也存在显著差异。
一次性使用模式的技术相对成熟,能够快速满足当前的空间站物资运输需求。
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长远看,这方法可能会在太空中留下很多垃圾,影响太空清洁。
可回收模式的技术难度更高,但它代表了未来航天技术的发展方向,能够减少太空垃圾,实现资源的循环利用。
中国并非固守一次性使用模式,而是积极探索可回收技术。
新一代载人飞船就是中国在这一领域的最新成果。
这艘飞船既能载人运货去太空站,还能载着人去月球。
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更重要的是,新一代载人飞船是可重复使用的,这将大大降低载人飞船的飞行成本,并为未来的深空探测任务奠定基础。
这使得新一代载人飞船在功能上更加全面,能够更好地满足中国未来载人航天和货物运输的需求。
值得一提的是,尽管天舟飞船采用一次性使用模式,但中国航天机构也高度重视太空垃圾的处理问题。
天舟飞船在受控再入大气层过程中会燃烧殆尽,少量残骸落入南太平洋,这个距离对人类生活不会造成影响、对地球环境的影响降到最低。
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此外,中国还会将空间站的垃圾放入天舟货运飞船中,让垃圾随着飞船一起燃烧殆尽,实现废物处理的“打包带走”。
在当前的技术和经济条件下,中国选择一次性使用天舟飞船是务实的做法。
这种模式能够以较低的成本高效地满足中国空间站的物资运输需求,并有效控制太空垃圾的产生。
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而美国选择可回收的“龙”飞船,则体现了其对未来航天技术发展的探索和投入。
每种模式都有自己的特点,没有哪个绝对好或不好,主要看哪个更适合咱们国家的实际情况和当前的发展阶段。
随着新一代载人飞船的服役,不断的进步,将来肯定会在空间站建设给人类提供更大的助力。
参考信源界面新闻2024年4与14日——打破历史纪录,SpaceX这枚火箭重复使用了20次澎湃新闻2023年12月28日——美国功勋火箭殒命:3年半重复使用19次,发射860多颗卫星极目新闻2024年11月18日——使命完成!“天舟七号”受控再入大气层烽火杂志2022年7月22日——8.5亿神舟飞船不能重复用,中国斥巨资研制新飞船,搭载7人能用10次