現在我國的科學技術研製太空梭難嗎?

我國在航空航天領域的科學技術與世界強國的差距有多大,還有多少年才能趕的上。


先說結論:目前根本不可能,達到同樣水平估計也得至少20年後。

我們先來好好討論下,太空梭是個失敗的項目么?再在其中穿插討論技術。

反對派:當然是失敗的項目。

理由如下:

1. 燒了天量的錢,5架太空梭(1981哥倫比亞號,1983挑戰者號,1984年發現號,1985年亞特蘭蒂斯號,1992年奮進號)花了超過2000億美元,這些費用夠維持4個核動力航母戰鬥群幾十年了;主要原因在於所謂的可回收大大超出了計劃,原計劃單次6000萬美元的費用飆升了10倍。

2. 太空梭過於複雜,容易出事,哥倫比亞號(2003)和挑戰者號(1986)兩次失事,成為人類史上宇航員傷亡最大的航天事故,每次都死亡7名宇航員。太空梭共計正式發射135次。

3. 功能實在有限,只能在近地軌道使用,無法執行大型的項目,比如登月;由於自身重量過大(78噸),真正的有效載荷只能做到20-25噸。

我認為:當然不是失敗的項目。

理由如下:

1. 太空梭集成了美國航天各個技術頂點

單從推進系統而言,目前我國最強大的火箭是2016年剛剛試射成功的長征五號,以及人類歷史上最強大的土星五號火箭,作為對比。

太空梭助推器:全世界最強,遙遙領先蘇聯。固體助推做到了單個推力1250噸,土星五號並沒有助推器,但主發動機的推力也不過是700噸級別。長征五號的助推器是液氧煤油YF-100發動機,推力是這個固體助推10分之一;且自1981年首次發射起固體助推器可重複回收(大部分零件),2011年亞特蘭蒂斯號做完太空梭第135次飛行任務退役時,固體助推器上依然有1981年首次發射時的零件;

太空梭主發動機:液氧液氫RS-25發動機,土星五號J-2的1,7倍,中國最好、長征五號上YF-77的3.5倍;這個主發動機是可回收的,設計回收次數150次,這個回收次數簡直太無情;

軌道轉移發動機:類似各大火箭的上面級,但也達到了5噸推力。能做到15個小時工作時間,1000次啟動。我國最先進的遠征二號,公開數據顯示2次啟動能力,1.3噸推力。

太空梭比土星五號水平都高了一大截,我國目前計劃的長征九號火箭,要按照土星五號級別做,都計划到2030年首飛了,跟太空梭相比就相距更遠了,美國是1965年就首飛了土星五號,1981年就首飛了太空梭。

每一架太空梭都有超過250萬個零件,370公里長的線纜,27000塊防熱瓦,是人類有史以來造過的最複雜機器沒有之一了

我國光是推進能力的差距,就實在太巨大。

2. 太空梭的技術反饋奠定了美國幾十年的航天技術制霸

太空梭雖然2011年遺憾下馬,但它的技術積累卻一直在被使用。

太空梭這種固體助推+液氫液氧主推的推力系統,直接被美國下一代土星五號火箭-太空發射系統(Space launch system)拿來使用,後者已經測試完畢,2018年首飛。

太空梭固體助推器回收早在1981年。助推器就是火箭一級的效果,後來的Space-X做火箭回收,跟太空梭的各項技術積累是密不可分的。

去年軌道科學公司又測試了一款固體助推器,破紀錄了,也是在太空梭固體助推基礎上改的。

而軌道器(類似飛機那部分)的回收設計也是150次,這部分簡直是黑科技。

太空梭氣動很複雜,尤其是返回大氣時類似飛機的外形帶來很大挑戰。太空梭先後用過十幾種隔熱材料/瓦,它們為後來獵戶座飛船等的設計積累了大量數據和經驗。

這幾個方面,都是很複雜的技術,我國目前除了隔熱材料幾乎都是預研階段。

3. 太空梭是一個缺一不可的大系統

它不僅是一個超強的火箭,很多系統的綜合缺一不可,蘇聯在很多分系統上準備充分,也是傾盡全國之力,然而在一個環節失敗就最後失敗了,蘇聯解體後就更不用說了。(唯一的暴風雪號在暴風雪中被倉庫砸毀了。。。,悲劇)

蘇聯也為了自家的太空梭設計了世界上推力最大的能源火箭,推力甚至超過了土星五號,然而完全沒用上;

太空梭轉運需要大飛機背著,美國用的是波音747改進,蘇聯也為太空梭設計了世界上載重最強的安225運輸機,然而也沒用上;

下面是太空梭發射基地,卡納爾維拉爾角,發射架一條線蔚為壯觀

太空梭轉運的履帶運輸車,自重2400噸,世界最大的履帶運輸車

在這些重要的系統中,我國的載重運輸車和發射場應該差距不多。但單單一個能扛得起來太空梭這種重量的大型運輸機,估計也要等很多年了。

所以太空梭是當年美國把各個領域的頂級技術集中到一起做出的一個產品,退役並不代表這些資金的投入沒有價值。太空梭雖然被雪藏了,它創造的頂級技術卻一直存在。

太空梭項目先後持續近40年,NASA里五大中心(約翰遜、馬歇爾、戈達德、肯尼迪和斯坦尼斯)全程主要負責,帶來了大量經費和科研產出;它的製造商,洛克希德·馬丁,波音,軌道科學都是世界頂級的防務/航空/航天公司,在太空梭項目上賺的盆滿缽滿。尤其是洛馬的成長,在太空梭項目周期內大量併購整合美國防務公司,現在是全世界最大的防務/軍火公司。太空梭項目消耗了美國半導體、集成電路、計算機、微電子等行業早期三分之一甚至一半的產品,直接促進了美國這些行業的崛起,全球領先。美國的大學和科研機構參與的毛毛多,這就不細說了。還有政治和文化價值。

它的退役也不全是資金的問題,有如下很多因素:

a. 其他火箭的競爭。太空梭運力20噸很雞肋,很多NASA培養的其他公司也有不錯的火箭產品,比如泰坦、三角洲、宇宙神等,導致太空梭很多發射任務被搶;

b. 航天需求發生變化,尤其是國際空間站的存在,使得近地載人航天任務變得不再神秘。NASA在把近地任務部分下放給商業航天公司,自己重新把眼光放在新一代火箭航天器和深空探測任務上。太空梭用處減少。

c. 商業航天崛起,可替代方案逐漸成熟。現在商業航天頂起了美國半邊天,同樣的任務,Space-X、軌道科學公司的價格只是太空梭的十分之一,太空梭就徹底沒意義了。

所以,我國當然沒有必要重新做一架太空梭,性價比太低,且貌似技術上20-30年內還真很難做出來。

但並不代表太空梭的技術就不值得做了,它是當時做的太牛了,大家沒想到會這麼貴!

更何況現在國際形勢那麼好,冷戰的軍備和科技競賽消失不見,政治和軍事壓力不大。

我國的航天投入只是NASA預算的零頭,只夠專心做載人航天,那就更難達到太空梭的水平了。人家比你優秀,哎,還比你有錢。

但也沒辦法,欠的賬太多了,只能先解決一個個從0到1的問題。

所以更應該向中國航天人致敬!


非常難,可以說是不可能

從表面上就能看出很多的技術咱們根本沒有掌握

舉個栗子

中間那個大橙罐,直徑8.4m,高46.9m,空重25.56噸,裝滿液氫和液氧之後總重762.1噸!

咱們能不能做那麼粗而且空重那麼輕的罐子?

兩邊那兩個大號SRB,直徑3.71m,高45.46m,一根裝滿了固體燃料之後重590噸,推力12000kN,可復用,並且發動機推力在最大動壓區域(Max Q)能調節減小,推進劑初始是星形填裝,隨後逐漸燃燒變成圓形外表面,表面積減小,因此推力減小。

先不說復用這事,我印象中上次固推上新聞是3.35m單節固推試車成功..........

軌道器,自身空重68噸,此外可以攜帶25噸載荷,自己屁股上戳了3台SSME(RS-25)外加兩台使用一甲基肼和四氧化二氮,可多次啟動的OME(軌道機動系統)

先說發動機,OME這貨還好,兩台一共可以提供53.4kN的推力,一台差不多27kN不到,咱們的遠征二號單台推力13kN,還是有希望發展出來的

但是SSME就不那麼簡單了,氫氧機+分級燃燒循環+1860kN的海平面推力+366s/452.3s的比沖+可復用,回頭看看咱們目前最大的氫氧機YF-77...........燃氣發生器循環+509.6kN海平面推力+310s/426s的比沖......................................在沒多少錢的情況下搞出這玩意還是不錯的,但是跟當年死命砸錢砸出來的SSME來說還是差太遠了

最後是這個軌道器。。。。。首先,這貨理論上可以復用超過100次;其次,這玩意自身尺寸跟麥道DC-9差不多,重量比DC-9還沉一點.............能送這麼大個玩意上天而且還能完整回來的,只有美國和蘇聯這兩家辦到了,成功把這玩意修了修又扔上去還完整回來的,只有美國佬了,這對軌道器的氣動設計、飛控的編寫、機身結構強度和防熱材料都有著極高的要求,目前土鱉的飛控雖說不差,乘波體升力再入彈頭根據小道消息也有了,但是這麼大個玩意想要能扔上天還復用成功。。。。。。。。。。。這是存在代差的巨大差距

雖然美帝用自己的實際行動證明了這破玩意的性價比低到令人髮指,但是這玩意的技術到現在還是最尖端的,SSME到現在還在定期試車,準備直接用到SLS上,兩邊的兩個巨型固推的兒子就是前些天試車成功的SLS固推,軌道器上那個機械臂目前裝在國際空間站上當抓飛船和出艙宇航員的移動平台,毛子已經死了,現在的毛子也只能吃老本,繼續用著60年代的聯盟和污染嚴重的質子,天頂和安加拉到現在也沒見過幾次發射;土鱉目前正在成長,但是飯要一口一口吃,雖然可以少走一些彎路,但是路還是要自己一步一步走的,亂放衛星吹牛*最後的效果只能是自己抽自己的臉


可以說是很難了。

太空梭在不拋棄任何主體結構(飛機自己的結構)的情況下做到了20多噸LEO,如果兩發固體火箭發動機不算一級的話就是單級入軌,單級入軌什麼概念?對航天有一定了解的人應該知道火箭的20噸LEO和太空梭的LEO實現難度完全不同,因為太空梭有165000磅結構重量,就是說有74噸死重,加上20噸LEO就是說這一套推力系統有94噸LEO!而且太空梭發射的時候那個慘不忍睹的氣動和不對稱的推力分布還嚴重拖後腿...而我國目前最大的LEO不過是25噸。

加一點和題目無關的私貨,我認為搞太空梭思路不太對,如果用空叉的思路搞反推或者搞簡單一些的發動機返回做一個火箭出來都不至於搞成最後的模樣。當然,現在放馬後炮也沒有用,我也不覺得我比NASA高明,但是中國就算能搞(並搞不出來)也最好別搞這玩意。搞一個類似於SLS的東西多好,是吧?

太空梭的主發動機SSME (最開始打成SSTO了…)可以說是人類史上最牛逼的航天發動機之一,最牛逼的氫氧發動機。推力大效率高結構複雜而且可以重複使用。而我國最強的氫氧機... 可以忽略不提了。

如果不計成本地砸錢,我們應該是可以做一個類似的東西出來,但是完成時間可能就是十年後了。


非常難。

太空梭放在現在來說,也是「天頂星科技」

其他方面我們先不要看了,我們先看看太空梭有多大?拿美國的太空梭舉例吧。

美國的太空梭長大概在56米,翼展24米,自重68噸,能載貨36噸,整個系統起飛自重超過2000噸,起飛推力高達2800噸!

以中國現在的技術水平,最多能把多少噸的火箭和物資送上天?

現在中國最高技術,能把長征五號扔到太空去,火箭自身重量880噸,運載能力最高25噸。

長征九號的運載能力是足夠了,能扔100噸的東西去太空,自身質量也有幾千噸。但是長征九號什麼時候發射?

預計2030年發射長征九號。

好了,我們來談談第二個問題,這,玩,意,要,能,重,復,使,用,100,次。

中國航天局給你跪了好么!

我們現在的航天技術能達到美蘇80年代水平就燒高香了,能有70年代末水平就不錯了。即使我大膽預測,中國是加速式追趕。

那麼中國距離世界最先進技術也至少有20到25年的差距。

我們超越俄羅斯真的不難,最多十年,俄羅斯有的技術我們就都有了,毛子一沒錢二沒人,吃老本吃三十年也差不多了。

但是我們想超越美國,還有很長一段路要走。

這個國家60年代把人送上太空,登陸月球,70年代就能把火星探測器扔上火星帶回大量照片資源,80年代開始玩星球大戰系統,1994年的時候GPS就覆蓋了全球!

不要覺得有點東西就驕傲了,想全面追上美國,估計得到我們這一代人退休,死之前應該能看到吧。


同意高票@框框框子的回答。另外也做一點點補充:

太空梭放到現在來看都是最複雜精密的人造機器。它開創性地把載人運貨合二為一,盡最大努力在保證載人可靠性的前提下降低成本。當然在當年的技術條件制約下,太空梭並沒有實現預計目標,反而讓十四名偉大的航天員折戟藍天。

中國在航天領域一直堅持嚴謹的作風,是絕不會讓帶有那麼多安全隱患的機器運輸航天員的。因此如果中國要造太空梭,必須把這些隱患一一消除,比如上升段的逃逸系統、陶瓷材料的牢固粘接、航天器的在軌診斷等等。這些問題是很難在短時間內解決的。


新式的「太空梭」,美國民企在支持下政府搞,這種我們大概有能力搞。

舊款,就別想了。


你們啊……都忘了追夢者了??


……這種問題底下的偷換概念真是一如既往地熟練。

【脫離成本談工程問題=耍流氓。】

……太空梭項目砸進去兩千多億美元,摺合每次任務花費十六億美元。十六億美元夠打近百髮長五,土豪有錢任性……等等,聽說弄太空梭的初衷是靠重複使用降低成本?哦。

……太空梭設計壽命是100次?兩次損失:挑戰者第10次、哥倫比亞第28次。執行任務數最高的發現號也才39次任務,而哥倫比亞、挑戰者、發現、亞特蘭蒂斯、奮進合計執行任務135次。這說明太空梭根本無法按照預期的密度發射。為什麼?維護太費勁,工作量近似拆掉重裝一遍,機腹隔熱瓦乾脆每次都要換,想快也難。維護費也死貴就不用說了。

……太空梭那一級別的大載荷在絕大部分航天任務里沒有什麼卯月,嚴重過剩。何況打上去一百噸,載荷二十噸,返回八十噸,真的很蠢(講真你拿兩發火箭,1發打載荷1發打使用15天的科研艙段都比這便宜……)。要說把高價值衛星帶回來維修的話……你一發十六億夠人買個幾個新的咧。

……概括一下,太空梭項目是投入極其誇張的金額卻沒達成預期目標的反面典型之一。

……如果有人要吹土星五,那我也只能說價格方面一發土星五≈兩三百髮長九。開玩笑,我用你兩百分之一的成本做出來個主要指標半斤八兩的東西,居然有人好意思說我倆是一個水平??咋不上天??

……中國航天人很缺經費,騷不起。如果讓他們做太空梭(先不談有沒有用),擺在他們面前最大的難題是他們得用美國太空梭幾次任務的經費做出一架太空梭還白送研發。

……這跟無限預算做政治任務是兩個概念。


不難又很難。

不難不難在中國整體基礎工業水平和技術研發水平和美國造太空梭那時候的水平已經不差多少了。此外,當代的科技水平本身就甩當年一大截,計算建模什麼比當年容易若干倍。外加國內benchmark水平世界領先,又有大量開放信息可以直接拿來用,進一步減少了研發難度。

難就難在中國政府旗下的研究機構整體的工程管理體系相對落後,許多系統化管理才剛剛起步。此外研究經費也並不充裕,研發資源也相對匱乏,整體人員數量以及綜合素質也和美國有一定差距。而且雖然benchmark的經驗豐富,但是新技術攻關的能力有限。

總體上說,如果拼了命的硬要造太空梭,多投點錢花個十年八年並不是不可能,但是從現實角度以及經濟角度還有很長的路要走(基本沒戲)。此外,更現實的說,太空梭也不是當前最經濟的解決方案。


難,幾乎不可能。

因為美國已經花了那麼大代價證明太空梭是個失敗的計劃。

考慮到能進入中國航天決策層的人都不是蠢材,他們是不會在核心技術突破前把資源投入一個註定失敗的項目去的。

沒有資源投入,就不可能做出太空梭,就好像中國也不可能造出戰列艦一樣。

至於其他難度,都是小意思


就像造戰列艦一樣難


論竄天猴技術,基本略輸於俄羅斯,再給個10年必追上,但是對於太空梭這個需要多領域多維度多部門配合的大工程來說,還差的很遠很遠,並且美國航天實力本來就是在飛速進步的,太空梭已經過時,空天飛機NASA已經過了理論論證階段,甚至穿天猴技術也下發至民用了,隨著一波私人航天公司興起,火箭發射成本已經到了一個不可思議的低,中國是完全沒有競爭力的,更何況人家NASA光預算就是中國航天幾個部門預算的數倍,科研人員待遇和環境更是沒發比較。重要的是航空航天領域研究成果可以轉化為民用技術的能力我們也差的太多。

總而言之,不怕技術差距多大,技術可以國際合作,可以購買,可以公關,怕的是沒有一個良好的科研環境和完善的科研人才培養系統,沒有一個崇尚科學才是第一生產力的社會環境,沒有一個高效的科研成果轉化體系,這才是我國正真缺失的環節。如果不在以上環節下功夫彌補,那麼這輩子都別想趕上美國,航天部門始終只能是領導人的政績工程,國家雞肋。


只要國家立項,就能造出來。中國現在的工業裝備生產已經很全面,各個分類基本能超過或者靠近世界領先水平,早已經遠超當時的美國,甚至現在的美國的工業體系。唯一不造的原因是值不值。高票答案從各個方面分析讓我想起了中國的兩彈一星,當初幾乎所有人從各個方面分析說中國造不出來。到後來的航母,不斷渲染的所謂攔阻索,艦載機,發動機等等。美國的太空梭是冷戰的產物,伴隨蘇聯的解體也就停止了運行,是軍備競賽的產物而已,當初的太空梭放到現在也基本沒有用處,就跟二戰日本的航空母艦,艦載機等,跟現在的概念已經截然不同。所以,近軌道的太空梭如果國家立項,也就隨便造。更好笑的是所謂世界最大的履帶車,如果你有錢,可以上三一去訂做的!!!


以現在的技術來講是很難,但是技術發展有時候是不能用時間來量化計算進度的,所謂十年二十年的差距其實是一個很朦朧的概念,並且技術發展也是有加速度的,並非完全線性成長,另外也要考慮科技樹的問題,如果你專心點一條線,那和全線發展肯定進度也不一樣。


太空梭是個大系統級的航天器,其製造成本遠高於一枚運載同樣重量去同一軌道的火箭,但太空梭的初衷是重複使用以求單次使用成本低於火箭。但對於一個幾百萬零件級的誇大氣層飛行器來說,其技術難度除了傳統飛機的氣動,結構強度,控制,動力等技術難度之外,熱防護和結構可靠性非常重要,太空梭的多次失事都是一些看似零碎的可靠性問題還有熱防護出漏洞。我們國家做一次性的航天器還行,重複使用的連大型幹線客機都還沒做成熟,比如c919,更別說複雜幾倍的太空梭了。航空航天是複雜的系統工程,並且有很多設計和製造經驗來源於實驗和試飛,我們國家沒有相關項目的研究,搞這一行的人都知道,沒有驗證機實驗支撐的停留在紙上的設計沒有一個決策者會相信的。所以中國還得從預研開始做起,設計指標的確定,外形確定,結構材料,熱防護材料等等這都不是小問題。從國家層面來看,暫時不會搞太空梭吧,我們的大重量運載火箭都還不行呢……國家又捨不得給錢……


學習了


「差距有多大」跟「有多少年趕得上」我不大清楚,不過90年代這個問題被國內領域專家研究過,並由此產生了「發展載人飛船還是太空梭」的大討論。

最後是錢學森先生一錘定音。他的觀點認為以當時的中國的技術發展太空梭實在太難,而中國依靠研製導彈積累的技術發展載人飛船較為現實,並制定了從載人飛船到空間實驗站,再到空間站的發展策略。


如果太空梭真的好用,美國是不會放棄的,正因為太空梭的固有問題無法解決,美國才不得不放棄太空梭,說到底,太空梭的初衷是軍事用途,所以強調可重複性使用,民用只需考慮成本。

現有階段,發展太空梭是沒有必要的。所謂太空梭,實際就是可重複使用的載人航天載具,中國一直有研究,但是沒有進入工程攻堅而已,因為實在不值得,成本太高了。而且為啥非要載人?航天領域,載人是尖端科技沒錯,但是絕大多數的航天活動還是非載人的,太空梭這種東西只是滿足某些人的美好幻想罷了,實際性價比極低。

至於中國是否造的出來,你問美國人現在還造的出來么?航天領域的一個工程延續十幾年很正常,中國的大推力火箭發動機,研發了20年,四次試車著火爆炸。研發太空梭,沒個10年出不來,所以你說中國造不出來,這是事實,但是也僅僅是個事實,說明不了任何問題。

PS: 因為發展太空梭,美國人在大推力火箭發動機上有些落後,任何事情都是有代價的,得失誰又說的清?


其實中國研究過太空梭,關鍵詞長城太空梭。不過最後還是決定搞以聯盟tm為樣本的神舟飛船了。


當然難!


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