載人航天,一種只有“頭部玩家”才能玩得起的高端航天工程,某種意義上來説,它是隻有一個國家在科技和經濟雙端都擁有強勁實力,才能達成的“里程碑”成就。
目前世界上能夠實現載人航天的國家只有三個:美國、俄羅斯,以及中國。
然而,比較不為人所知的是,當年的載人航天有兩個分支:航天飛機和載人飛船。
美蘇在很長一段時間中,都比較推崇“可以反覆使用”的航天飛機,然而,我國發展起來的卻是載人飛船“神舟”系列。
為什麼中國會選擇載人飛船呢?對於航天飛機,難道是以我們的技術造不出來嗎?
上世紀,美國和蘇聯圍繞着載人航天展開了激烈的競爭。
1961年,蘇聯在東方1號任務中,成功讓蘇聯人尤里·加加林成為了第一個進入太空的地球人;
1969年,美國的阿波羅11號又成功將人類首次送上了月球,併成功在月面印下了人類的腳印。
二強相爭,為了爭奪這個新領域中的“第一名”互不相讓。當時,兩國最受到看好和關注的航天器,卻不是我們如今最穩妥的載人飛船,而是“航天飛機”。
在當時,航天飛機是最先進航天技術的象徵,它不僅能在上了太空後再飛回來,達成重複利用,降低運營成本,其運載能力還達到了其他航天器的數十倍,甚至能捕獲衞星。
美國正式進行過任務的航天飛機,共有5架,分別是哥倫比亞號、挑戰者號、發現號、亞特蘭蒂斯號和奮進號。
蘇聯也擁有“自主知識產權”的航天飛機“暴風雪”號,然而由於設計的最優原理,它的外形和構造也和美國的航天飛機非常相似。
當時,我們中國也嘗試追趕美蘇載人航天的步伐,這時候就有一個問題擺在中國人面前了:我們是直接學習美蘇的先進技術,還是另闢蹊徑?
這個問題在如今的大多數人看來,肯定都會選擇前者,畢竟前人都替我們把路前面的荊棘劈開了,何樂而不走呢?而且對於當時摸索道路的科研人員來説,最難的不是“已知的”、能造出來的東西,而是有了一個設想之後,“證明”它到底能不能造。
而美蘇的載人航天成功,也顯示了這條路是確鑿可行的,人類是100%可以使用航天飛機到達太空的,這可以讓中國避免走很多彎路。
當時的人們也是這樣想的,認定中國幾乎也會走美蘇的“老路”,然而如我們現在所知,中國現在發展的卻是載人飛船,這中間究竟發生了什麼,讓中國放棄了那種“安逸“的做法呢?
事實上,中國式的航天飛機也是有個雛形的,連名字都有,叫“長城一號”。
它在1986年被提出,彼時,美國的航天飛機風頭正盛,多次進入太空中,為全人類帶回了珍貴的資料,於是,也想跟上最尖端步伐的我國在第一次航天飛機論證會議中提出了它。
“長城一號”在設計中全長24.7米,翼展14米,雖然不比美蘇的航天飛機尺寸大,但卻配備了一台火箭發動機,一次能搭載5名成員飛往太空。
它相比美蘇的航天飛機也是很特殊的,正是因為尺寸小,所以可以和火箭構成聯動,它能被放置在火箭頂部,在發射的時候,需要和火箭並聯發射,並且在空中脱離。
由於火箭可以為它提供一定的初速度,這樣便減輕了航天飛機本身的飛行負擔,雖然“脱離”的方式也存在一定的風險,但比起讓航天飛機單槍匹馬去對抗大氣層附近的嚴苛環境,總體還是存在不小的優勢。
但最後,它還是沒能變成中國航天的現實,因為它在1988年最終的專家評分中,以0.31分之差惜敗於了我國的“神舟”飛船。
長城1號
為什麼會這樣?載人飛船“神舟”,比起航天飛機“長城1號”,究竟是強在了哪裏?
我國為何最後棄用了“長城1號”?説到這裏,我們就得來全面分析一下載人飛船和航天飛機的區別了。
一、不同的返回方式
外觀上的不同,決定了二者功能上的不同。首先,載人飛船是沒有機翼的,而航天飛機由於要為機身提供升力,所以安裝了一對機翼。
而這個功能特點,決定了它們的返回方式截然不同。
我們現在熟悉的載人航天飛船,往往只能以彈道式或者半彈道式的方式返回。所謂彈道式,想象一下炮彈的軌跡就知道了。它會在慣性和引力的影響下以弧線形式下落,從而進入大氣層。
而航天飛機由於機翼的存在,可以採用“升力式”再入,或者是彈道-升力混合式再入,這種返回方式不會讓航天飛機直接被“丟”進大氣層,而是像飛機降落那樣會有一個基本的滑行和緩衝。
兩種返回方式的優劣也很明顯,航天飛機在這一點上明顯優於載人飛船:落點準確、方便對人員和飛機進行回收或搜救;以及對飛機的損傷小,可以重複利用,節省成本。
二、載重和艙內環境
在載重的本領上,航天飛機也要更勝一籌。美國的大多數航天飛機最大載人量是7人左右,同時,飛機上還會帶上如太空望遠鏡、暴露裝置等等重型物體,甩了載人飛船好幾個量級。
航天飛機的艙內環境也比載人飛船顯著優越,座艙較為寬敞,甚至有個人的獨立牀位,簡直相當於一個臨時的小空間站。
三、成本
前面的兩種差異,都是航天飛機完勝了載人飛船,但為什麼最後還是載人飛船成為了“歷史的答案”呢?
因為比起後面要講的航天飛機致命缺陷,它的優點顯得太微不足道了。
我們前面提過航天飛機是為了能重複使用,節省成本而設計出的,但正是這個“重複使用”,把當年的美帝給坑慘了。航天飛機發射一次大約要5億美元左右,要知道,當年NASA預計航天飛機一次的發射費用不會超過600萬美元,這下可是超過了近百倍左右。
這些費用包含了檢修、維護,隨着飛機越用越舊,維護的費用也在水漲船高,到後面已經超過了一次性火箭。
更要命的是,要是這種昂貴的維修能夠“回本”也就算了,但隨着飛機穩定性逐漸降低,美國也不敢再冒着那麼多航天員的生命危險,強行讓航天飛機頻繁發射,這下,就連薄利多銷的路子都被堵死了。
四、安全性
除了燒錢,更嚴重的是安全性的問題。
歷史上,美國一共有5架航天飛機服役,然而就是這僅僅5架當中,就有2架(挑戰者號和哥倫比亞號)發生了爆炸事故,14名宇航員因此喪命,事故發生率高達40%以上。
就算是沒有發生事故的3架飛機,也隨着發射次數的增加出現了越來越多的故障,最後不得不減少發射頻率,從巔峯時期的一年24次,減少到了最多5次。
那麼,失去了商業價值和安全性的航天飛機,距離衰敗也不遠了。而後來各類私人公司崛起,建造的多種航天器更是進一步弱化了航天飛機的地位,甚至讓美國內部燃起了航天工程“私有化”的呼聲。
而我國正是看到了將航天飛機的末路都看在眼裏,最後才會選擇載人飛船的道路。1992年,中國的載人航天工程立項,並分為了“三步走”:
首先初步實現載人航天,成功將載人飛船發射到太空,並在地面上建立起初步配套的實驗性載人飛船工程,開展空間應用實驗。
這一步完成之後,就要突破航天員出艙的技術難題了,同時讓飛行器實現交會對接技術,併發射空間實驗室。
接着,就是最新的第三步,建造空間站,解決長期有人照料的、有較大規模的空間應用問題。
目前,我國在6月5日成功和空間站完成了自主對接的神舟十四號,就是我國載人航天“第三步”中的一個重要成就,它將創下多個“首次”,繼續延續我國航天大家族的故事。
而航天飛機,就只能作為載人飛船的“前傳”被我們記住了,它象徵着美蘇的科學家和航天員不懈的探索,也象徵着我國在前人基礎上,繼續進行積極探索到最後一步,才選擇了走自主研發道路的那份精神。它只適合留在過去,並不適合新中國的未來。