為什麼NASA不繼續研發冒險之星飛船?
單級入軌,配套的發動機也很科幻啊,而且發動機都已經測試了,很理想的太空梭替代者,為什麼太空梭退役以後不繼續研發呢?VentureStar - Wikipedia
冒險之星是個很「冒險」相應也會特別大回報的航天任務,能成功最好,然而問題是實在太難了,到最後算是以放棄告終。
看這體型就知道這貨完全不亞於太空梭了吧?
相比太空梭,冒險之星是一種低成本、高運力、可回收的無人飛船,太空梭能做到的它都行甚至還能超越。
它降低成本一個重要因素是單級入軌,這個詞是相對多級火箭而言的,顧名思義,任何包括火箭各個級和助推器的部分都不扔掉,一個整體的飛船/火箭,一次發到天上再回來。
單級入軌最典型的應用就是登月飛船,直接從月球起步返回月球軌道,不扔東西。未來人類登陸其他行星/衛星,基本上都要用這種單級入軌飛船。
曾經太空梭發射費用如此之高的重要原因也是助推器(要中途扔掉)回收和維修,外儲箱更是每次都要造新的,所以理論上講如果啥都不扔掉硬體成本能節省很多。
但這帶來了一個問題:根據最基本的齊奧爾科夫斯基公式,運載器具的初始質量和最終質量之比直接決定了運力。在這個原則下,在火箭發射過程中不斷扔掉燃料燒完的儲存箱是最高性價比的,事實上火箭也要設計成多級以方便不斷扔。哪怕複雜度高多了更危險也相比而言不重要了,否則每帶上去的一公斤結構都要佔很多有效載荷的空間。
比如太空梭起飛重量大2000噸,但是因為飛機/軌道器本身68噸了,有效載荷就只有25噸了。
太空梭中途還扔掉三個東西才這個表現,那麼對於這種單級入軌不扔東西的就更不用想了,龐大的機身和燃料箱都是負擔,要大大佔有效載荷比例的。
如果必須接著干,這個時候火箭發動機成了核心,因為齊式公式還說了,燃料離開火箭時的速度也決定了火箭能力,這個離開速度很大程度上取決於發動機。
於是洛克希德馬丁公司的這個方案必須要依賴更牛的發動機,否則冒險之星毫無意義了,現有的發動機不可能實現它的「冒險」。
他們提出的是Linear aerospike engine,線性氣尖引擎,跟普通火箭發動機噴管的鐘型完全不同。
這種噴管的最大優勢是推力完全不受鍾型噴管的膨脹率限制,理論上可以保持恆定,在越低的軌道效率越高。換句話說,在近地期間達到同樣推力消耗燃料也少了。
然而不幸的是,測試是測試了,但從來沒有真正成功過或達到目標。從1960年代洛克達因(基本上美國火箭的發動機都是這家造的)就開始測試自家方案,很快就放棄了。後來在NASA的支持下投入巨資研發RS-2200發動機,算是有了初步成功。
可這種發動機噴管對材料要求極高,遠遠超過了普通發動機的一次性噴管,美國目前也木有信心做出靠譜反覆使用的材料。
但即便初步測試成功,離推動洛馬想要的重達1000噸的冒險之星還是開玩笑啊,根本做不到。洛馬當然不死心,於是跟NASA在上世紀末搞了一個130噸的小版本冒險之星(相當於預計的八分之一重量)X-33,開始做測試。
結果引擎達不到要求、燃料箱達不到要求(輕且靠譜),一大堆問題。
大家愉快地在一起花了十幾億美元後,都覺得木有前途,就放棄了。
這也沒啥,對於洛馬而言,只是感覺沒有盈利前途而停下來,但還可以搞一大堆其他的東西。
而對於NASA而言,洛馬的這個不靠譜,並不代表NASA就徹底放棄了,NASA曾經支持過麥克唐納-道格拉斯公司的DC-X,Rotary Rocket的Roton,現在又在支持英國的Skylon,Skylon還是比較有前途的。這幾個都是單級入軌的飛船,但目前除了Skylon其他的都倒下了。
所以總體上說是技術太超前,先研究研究,儲備好技術,等相應的基礎工業(材料等)跟上了,再早也不遲,沒必要像當年阿波羅登月一樣趕鴨子上架浪費錢了。
有了足夠的技術儲備,時機成熟時就只有錢的問題了。
謝邀。X33性能不達標,但至少跟太空梭相近,其實像《Moonlight Mile》裡面那樣綁兩個SRB就行了。不過這種方案在90年代太空梭剛投入使用的時候很難通過評審,Musk的火箭垂直回收也一樣。
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