時間:2011-04-25 00:00:00
英國噴氣發動機公司近日宣布,由該公司設計研製的"雲霄塔"概念太空飛機即將於2011年6月進行一次關鍵的發動機測試。設計師表示,如果測試能夠順利通過,那麽這架巨型無人駕駛太空飛機將可能在10年內真正載物升空進入地球軌道。
根據設計方案,"雲霄塔"無人駕駛太空飛機可以像商業噴氣機一樣水平起降。目前,"雲霄塔"無人駕駛太空飛機仍處於概念版階段。不過,英國噴氣發動機公司宣稱,"雲霄塔"概念太空飛機最近一段時間已經通過了數次嚴格的設計評估實驗。
"雲霄塔"的研發得到了許多私營資金的關注和支持。不過,在2020年真正開始實現商業運營之前,"雲霄塔"還將麵臨許多考驗,比如許多關鍵技術的突破,其中最重要的一項關鍵技術測試即將於6月份舉行。私營資金將視"雲霄塔"的測試進展狀況而決定投資規模。
6月份,總部位於牛津郡的英國噴氣發動機公司將測試其革命性的噴氣/火箭混合發動機組合。投資者目前的投資意向為3.5億美元,如果測試順序,還將有可能另外再投資3.5億美元。噴氣發動機公司研究人員羅傑-朗斯塔夫表示,"這將依賴於發動機的測試情況。所有一切都依賴於此。"朗斯塔夫是在出席第17屆太空飛機與高超音速係統與技術國際會議時發表上述言論的,該會議由美國航空航天協會組織。
認識"雲霄塔"
"雲霄塔"是根據上世紀80年代英國科學家提出的水平起降概念航天器理念設計而成的無人駕駛概念太空飛機。"雲霄塔"可以像普通飛機那樣重複使用,可以往返於地球與軌道之間,可以通過一條跑道進行起降。
根據目前的設計方案,"雲霄塔"在所有太空船中都算是龐然大物。"雲霄塔"長約84米,重約303噸。作為對比,國際空間站的主體架構應該是已建成的最大型太空船,它長約109米,重約408噸。"雲霄塔"的預計有效負載能力大約為11.3噸。不過,朗斯塔夫認為,他們未來的設計目標是將"雲霄塔"的有效負載能力提高到16.5噸。
研究人員表示,"雲霄塔"將能夠使得太空旅行更經濟、更便捷。"雲霄塔"在降落後兩天內可以實現再次起飛,在其生命周期內可以完成大約200次飛行任務。根據設計方案,它最初隻能搭載貨物。不過,噴氣發動機公司有關負責人表示,隨著技術的成熟,"雲霄塔"經過較小幅度的改進後可以搭載大約30名乘客。一個耐壓乘客艙將被安裝於"雲霄塔"的貨艙位置上。朗斯塔夫表示,"最終,‘雲霄塔’沒有理由不能搭載乘客。"
噴氣/火箭混合發動機
"雲霄塔"的設計理念與美國宇航局的航天飛機以及其他大多數太空飛機有所不同,它將不再需要助推火箭。相反,作為一種單級入軌航天器,"雲霄塔"采用了一種獨特的噴氣/火箭混合發動機"佩刀"。目前,"佩刀"噴氣/火箭混合發動機正在由英國噴氣發動機公司研發。
"佩刀"噴氣/火箭混合發動機通過燃燒氫氣和氧氣產生推進力。在"雲霄塔"飛行的最初階段,它的工作原理就像是噴氣機,從大氣中吸入氧氣助燃,直到達到26千米的高度和5馬赫的速度。接下來,"佩刀"發動機又轉變成更加傳統的火箭模式,即消耗隨機攜帶的氫氣和氧氣,完成餘下的旅程,直到最後進入軌道。
在"佩刀"吸收大氣氧氣階段,發動機節省了由"雲霄塔"所攜帶的大量液態氧,從而減小了"雲霄塔"負擔,充分降低了成本,同時也提高了"雲霄塔"的有效負載能力。不過,研究人員也承認,他們也麵臨一個巨大的技術挑戰,即隨著項目向前推進,他們必須能夠證明這種發動機的可行性。
關鍵測試
被高速吸進"佩刀"發動機內部的大氣肯定極端熾熱。為了能夠在吸氣飛行階段提高發動機的效率,就必須讓吸入的空氣充分降溫,直至降到零下150攝氏度,然後再進行壓縮,再與氫氣發生反應。這一過程就是6月份即將進行測試的過程。工程師已經研製出一個新型的"預冷卻"係統來完成這項工作。6月份測試的關鍵就是看該係統能否通過首次考驗。
如果"預冷卻"係統能夠工作,投資者將再投資3.5億美元,以幫助"雲霄塔"項目再上台階。朗斯塔夫表示,下一階段的工作可能就是完成太空飛機的整體設計,到2014年全麵完成發動機測試工作。
對於"預冷卻"係統的測試結果,朗斯塔夫信心滿懷,他表示,"這是一項嶄新的技術。"如果測試成功,"雲霄塔"的研究工作將實現飛躍性進展,因為這款太空飛機主要依賴於這項尚未驗證的技術。
通往太空之路
項目資金管理方雲霄塔企業有限公司首席執行官薩姆-哈特奇森表示,如果6月份的測試一切順利,那麽"雲霄塔"有望到2016年時開始亞軌道試飛,到2018年實現軌道試飛。哈特奇森希望,到2020年"雲霄塔"太空飛機能夠實現商業運營。
在第17屆太空飛機與高超音速係統與技術國際會議,哈特奇森詳細介紹了"雲霄塔"太空飛機不同研發階段的資金投入情況。他估計,整個研目到最後可能需要耗資150億美元。目前,投資者們對於"雲霄塔"太空飛機所取得的研究進展感到很興奮。美國宇航局和歐洲航天局於數月前分別完成了對該項目的設計評估,兩家機構都對"雲霄塔"太空飛機的研究進展及前景表示樂觀。
哈特奇森對6月份的測試非常有信心,他認為這架太空飛機是可行的。但是,"雲霄塔"通往太空之路並非一帆風順。哈特奇森認為,缺乏一致的鼓勵太空商業活動的規章製度,以及多方參與的私營太空飛行革命,都將是"雲霄塔"太空飛機實現真正起飛的絆腳石。