“云霄塔”是 英国 科学家最新研制的一种 太空飞机 ,机身长82米,造价约73亿英镑,预计未来十年内,这种太空飞机可以从普通飞机跑道起飞,将实现以5倍 音速 速度携带24位乘客抵达太空。该太空飞机是由英国“ 发动机 反应”工程公司建造的,它摒弃采用传统的外置发动机,而采用两个内置发动机从大气层(距离地面29公里)中抽吸 氢气 和 氧气 ,从而使这款太空飞机可达到5倍音速速度,之后再飞离 地球大气层 。
系统结构
外形
“ 云霄塔 ”外形与普通飞机类似。机身上没有常见的发动机,靠两个内置新型发动机驱动,飞行速度五倍于音速。发动机运转后,会吸收空气,然后把它降温、压缩,与氢一起燃烧,产生推力,让 航天飞机 上升到距地面约3万米的大气层外。接着,液态氢和少量 液态氧 燃料产生的力量会帮助飞机进入太空中的预定轨道。
动力
“云霄塔”的设计理念 与 美国航空航天局 的航天飞机以及其他大多数 太空飞机 有所不同,它将不再需要助推火箭。相反,作为一种单级入轨航天器,“云霄塔”采用了一种独特的喷气/火箭混合 发动机 “佩刀”。目前,“佩刀”喷气/火箭混合发动机正在由英国喷气发动机公司研发。
“佩刀”喷气/火箭混合发动机通过燃烧 氢气 和 氧气 产生推进力。在“云霄塔”飞行的最初阶段,它的工作原理就像是喷气机,从大气中吸入氧气助燃,直到达到26千米的高度和5 马赫 的速度。接下来,“佩刀”发动机又转变成更加传统的火箭模式,即消耗随机携带的氢气和氧气,完成余下的旅程,直到最后进入轨道。
在“佩刀”吸收大气氧气阶段,发动机节省了由“ 云霄塔 ”所携带的大量 液态氧 ,从而减小了“云霄塔”负担,充分降低了成本,同时也提高了“云霄塔”的有效负载能力。
轨道机动系统(OMS)或者反应控制系统(RCS)可提供推进力和高度控制。据悉,该 太空飞机 采用普通的 推进剂 ,从而实现较好的绝缘性和超低温冷冻。该系统可在太空轨道中持续运行7天时间。
技术原理
“云霄塔”航天器长约90米。其秘密武器是安装的氢燃料火箭引擎,航天器的引擎在开始时将氢与空气混合燃烧,然后会像 航天飞机 一样,将氢与液氧混合燃烧。由于这一过程发生在同一火箭舱内,因此“云霄塔”能够像普通 喷气式飞机 一样起飞和着陆。
“云霄塔”太空飞机创新型 发动机 通过推进剂抵达 地球大气层 边缘,之后转换火箭动力抵达 地球轨道 。发动机第一阶段将大气层中的气体冷却,之后压缩进入发动机,燃烧 氢气 ;启动机发动机第二阶段,将燃烧 液氢 和少量液氧燃料,使 太空飞机 的飞行速度达到25 马赫 。
在这款太空飞机重返大气层时,通过多层反射箔可使进入大气层的太空飞机将热量辐射出去。在重返大气层(发生在距地面90至60公里的高度)时,“云霄塔”太空飞机通过一层层的反射箔,将热量释放出去,同时阻止炽热气体进入机体内部。当进入 地球 太空轨道,该太空飞机的计算机系统可实现推进和高度控制。
主要用途
“云霄塔”的主要用途是发射 卫星 ,但也可搭载30到40名乘客,有望开启太空旅行的新纪元。“云霄塔”和 美国 航天局的 航天飞机 以及 欧洲航天局 阿丽亚娜5号火箭的不同之处在于费用,美国和欧州的做法需要昂贵的一次性火箭才能将航天器送入轨道。
科学家希望“云霄塔”能取代退役的“ 发现号航天飞机 ”以及将在今年晚些时候退役的“ 奋进号航天飞机 ”和“ 亚特兰蒂斯号航天飞机 ”航天飞机。估计研发总费用将超过60亿欧元,目前进入太空的代价十分高昂。如果能够对航天器进行再设计,使它们能够被反复使用,那么无疑会大大降低这一代价。目前“ 云霄塔 ”的研发还处在早期阶段,普通人要坐它上天至少还需要等上10年。
发展前景
“云霄塔”未来可替换 美国航空航天局 航天飞机 ,可携带12吨货物和宇航员抵达 国际空间站 。“云霄塔” 太空飞机 全球销量可达到70架。因为 地球 仅是更大 宇宙 系统的一部分, 太阳系 内矿物资源远超出地球资源。未来一些至关重要却具有污染性的工业可在太空环境中实现,然后将相关产品生产再送回地球。
研发成本
” 云霄塔 “每次的飞行成本约为630万 英镑 (945万美元).当前,发射一次火箭的成本约为1.4亿美元。太空之旅成本非常昂贵,目前仍没有物理定律指出能以某种方式来实现,我们必须证实其切实可行性。