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斜桥
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发表于 2012-7-2 00:45  资料 个人空间 短消息 
太空竞赛(Space game)

2012年6月16日,神舟九号宇宙飞船载着三名宇航员升空。6月18日与在轨飞行的天宫一号空间站对接。6月29日,宇航员乘坐神舟九号飞船返回舱顺利着陆。不容置疑,这是中国航天事业的一个里程碑。但本人更将目光停留在另一个航天事业的壮举:今年5月22日,美国航天中心发射了Dragon宇宙飞船。5月25日,Dragon与国际空间站对接。5月31日,Dragon成功返回地球,降落在加州以西的太平洋。两个看似相同的航天任务,有何不同?

关键在于,Dragon的制造商不是美国航空航天局(NASA),也不是NASA的传统承包商,如历史悠久的波音,洛克希德马丁等军工巨头,而是一个成立于2002年的只有约2000人的私人企业SpaceX。其创业者是年仅41岁,在网络时代成为亿万富翁的Elon Musk。在短短的10年内,Elon网罗了美国航天科技的精英,从无到有,独立研制了可回收的Dragon宇宙飞船和用于发射该飞船的Falcon 9运载火箭。目前。该公司正在研制载人宇宙飞船和威力更大的运载火箭。

由于美国航天飞机的退役,国际空间站的运输任务完全依靠俄罗斯的宇宙飞船,俄罗斯也不失时机地的将运送每位宇航员的费用从5千万提高到6千5百万美元。Dragon宇宙飞船的成功,将逐渐摆脱美国对俄罗斯宇宙飞船的依赖,成为费效比更高的运载系统。为此,NASA已经授予SpaceX共12次空间站运输任务,合同总额达16亿美元。最为重要的是,Elon和SpaceX的成功,实现了以前只有以倾国之力(如美国,苏联/俄罗斯,中国,或欧盟)才能实现的目标。当被问及SpaceX的成功之路,Elon只是提了一点:“简单”(Simplicity)。当被问及对于这样一个庞大的系统如何平衡Simplicity(或者说降低成本)和安全之间的矛盾,在SpaceX工作的前宇航员的回答富有外交官的辞令,Complexity(复杂)既不能降低成本,也不保证安全。Simplicity还包括SpaceX的80%的部件自行生产。但Simplicity对于NASA却是不可能,因为负责拨款的美国国会的100个参议员和435个众议员都必须为自己的选区分得一杯羹。的确,Elon点到了美国政府官僚主义的“死穴”,例如,洛克希德马丁负责的F-22和F-35战斗机计划的严重超支就是明证。

以SpaceX的运载火箭Falcon 9为例,其低轨道运载量达到了10吨,而中国最先进的用于发射神舟九号宇宙飞船的长征2F运载火箭的低轨道运载量为8.4吨。毫无疑问,中国正在研制运载量更大的火箭,但SpaceX的下一个目标是低轨道运载量达50吨的Falcon Heavy火箭。然而,SpaceX并不是独步天下,NASA同样授予另一个私人公司Orbital Sciences总值达16亿美元的空间站运输合同,Orbital Sciences的宇宙飞船将在今年晚些时候发射。

神舟九号的发射和与天宫一号的对接,中国航天事业的确获得巨大成功,但差距还是显然易见。美国航天飞机的退役,以及NASA在经费严重短缺下的捉襟见肘,并不是美国科技的衰退。相反,NASA对SpaceX等私人企业充满信心,以致力于有能力将有限(但依然是巨额)的经费应用到火星等项目。SpaceX的成功,正好反映了美国科学技术的雄厚的实力和巨大的潜能。

自从人类进入了太空,太空竞赛从未停顿过,但此时,竞赛的跑道又增加参与者。正如美国《时代》杂志的专题:Billionaire Elon Musk is getting America back in the space game.


[ 本帖最后由 斜桥 于 2012-7-2 06:44 编辑 ]




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斜桥
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发表于 2012-7-2 03:11  资料 个人空间 短消息 
图一,发射神舟九号的长征2F运载火箭

图二,神舟九号同天宫一号对接


图片附件: 01.jpg (2012-7-2 03:11, 110.46 K)



图片附件: 02.jpg (2012-7-2 03:11, 63.26 K)





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发表于 2012-7-2 03:14  资料 个人空间 短消息 
图三,Falcon 9运载火箭

图四,Dragon宇宙飞船被国际空间站的机械臂固定


图片附件: 03.jpg (2012-7-2 03:14, 34.33 K)



图片附件: 04.jpg (2012-7-2 03:14, 56.09 K)





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发表于 2012-7-3 10:34  资料 个人空间 短消息 
《联合早报》2012-06-29:评估中美航天技术之差距(薛理泰)

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淡宾尼
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发表于 2012-7-3 11:46  资料 文集 短消息 
评估中美航天技术之差距

  今年6月24日,“神舟九号”载人飞船航天员以手控方式实现了飞船与空间实验室“天宫一号”的交会对接。此即神九飞船发射升空的核心任务。同日,中国 “蛟龙”号载人深潜器在西太平洋马里亚纳海沟下潜了7000多米,创造了载人深潜的历史纪录。据此,今年6月世界见证了中国科技的长足进步。

  16日“神九”发射升空,18日即与“天宫一号”在距离地球343公里的近地轨道完成自动交会对接。24日“神九”与“天宫一号”分离,撤离至400米外,接着由航天员刘旺负责操作,飞船再次接近“天宫一号”,完成手动交会对接。

  2011年11月,“神舟八号”和“天宫一号”在太空中实现自动交会对接,标志着中国继美、俄两国之后成为第三个掌握空间对接技术的国家。这次“神九”航天员经由手控实现交会对接,主要着眼于应对飞船与地面通讯中断等紧急情况而采取的措施。若论成功率,手控交会对接比自动交会对接要高,因为航天员在出现故障时可以随机应变,人脑毕竟比电脑更可靠。

  在2008年发射的“神舟七号”(相当程度上也包括“神舟八号”)上,航天员是在“坐飞船”,从发射到返回,都采用自动控制,不需要航天员手动控制。而“神舟九号”则不同,航天员进行人控交会对接时,就是在“开飞船”了。

  接下来,在中国研制出大推力运载火箭并验证其可靠性以后,就掌握了计划于2020年建成空间站所需的全部技术。近年中国航天技术进展还是相当迅速的。

  至于中国与美国在航天技术上的差距,还是相当明显的。早在1969年,美国已经首次实现人类登陆月球的壮举,而且是在先进电脑尚未问世,计算机运转能力相当薄弱的情况下,即已完成登陆月球各项子工程所需的精确运算。

  当然,当年美国是以举国之力,每年花费在航天事业上的经费均占GDP(国内生产总值)的相当比例,所以取得了突飞猛进的成绩。相对而言,中国花费在航天事业上的经费所占GDP的比例远较美国为低。再说,目前中国航天界在设计和验证阶段普遍运用电脑技术进行各项计算,在这方面拥有的先进的手段,远非当年美国航天界所能比拟。

  1986年1月,美国搭载挑战者号航天飞机的火箭才升空就爆炸失事;2003年2月,美国哥伦比亚号航天飞机结束了为期16天的太空任务后返回地球,在着陆前发生意外,航天飞机解体坠毁。航天飞机两次失事,每次都有七名宇航员死亡。每次失事以后,美国航天计划即告停顿两年之久。

  另外,过去二十年以来,美国调整了战略目标,花费在航天事业上的经费一直冻结在当年的水准。考虑到每年通胀率约3%,实际上,今日美国每年花费在航天事业上的经费所占GDP的比例,远较当年为低。投资力度不足,自然不足以取得亮丽的成绩。何况,美国太空总署(NASA)研究人员都已经50多岁了,亟待补充新鲜血液,否则,后劲必然不足。

中美航天技术差距在四个方面

  目前中、美两国在航天技术上的差距主要体现在四个方面:大推力运载火箭、空间站、航天飞机和卫星。就民用航天计划而言,大推力火箭是中国发展航天技术的瓶颈;论及军事用途,则中国各种应用卫星的质量和数量远逊于美国,打一场高技术局部战争的能力高下立判。

  大推力运载火箭是发展航天技术的基础,涉及技术和经验积累的后劲。在当今世界主要航天国家中,中国大推力火箭的运载能力是倒数第二,仅领先于印度。例如,美国登陆月球所使用的土星5号巨型运载火箭的LEO(近地轨道)运载能力达到百吨级(早已退役)。眼前美国主流运载火箭的LEO运载能力为22吨、GTO(同步转移轨道)运载能力为12吨。目前中国推力最大的长征3号BE运载火箭理论上的LEO运载能力为12吨、GTO运载能力为5.5吨。在长征5号运载火箭服役前,长征3号B火箭仍将是中国发射大型通信卫星的主力。

  中国空间站20吨级大型舱段、质量6.5至7吨的东方红5号大型通信卫星以及探月计划三期的大型取样返回月球探测器陆续投入了研制。当前中国如何研制大推力运载火箭,已经成为技术瓶颈了。

  目前中国正在研制最大推力的长征5号运载火箭。今夏该火箭120吨级液氧煤油高压补燃循环发动机研制成功,将为载人航天、月球探测等重大专项任务提供有力保障。该项目2000年9月经国务院批准立项,作为长征5号的动力系统。2006年,长征5号也立项,在主要性能指标上可以与美国大型运载火箭媲美。然而,长征5号尚未研制成功,即使首次试验发射成功,可靠性尚待多次反复测试,用于载人航天更要排在若干年以后。

  大推力火箭的可靠性得以认证确定以后,即可着手建造空间站。至于航天飞机又是一个颇大的工程。在这些工程获得突破以后,中国就可以实现登陆月球的壮举了。当然,中国在实施空间站和航天飞机两个工程期间,还不能出现类似美国航天飞机发生的两次惨剧,否则,航天事业必然又要推迟数年。

  谈到多种用途的卫星的研制,重在部件的质量以及敏感器的性能。这两点是中国卫星欠缺之处,自然需要急起直追。

  上述对中、美两国航天技术发展过程作评估时,还有一个前提,即假定在未来20年中美国航天事业处于停顿状态。假如美国再次加大发展航天事业的力度,情况又要改观了。

  综上所述,中、美两国航天技术仍然存在不小的差距。美国对中国航天技术现况及其今后在军事上的应用,无须过分担忧。

  作者是斯坦福大学国际安全和合作中心研究员

《联合早报网》
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