假如悄然看一眼美国国家航空航天局的蓝图,那么你一定会看到两个惊人的方案:关于协助咱们走向太阳系之外的巨大轻盈的太阳帆,以及供咱们随时搭载进出天体轨迹的太空电梯。在这两个方案完结之前,美国国家航空航天局的X-舰队宇宙飞船的新成员将使太空成为本世纪前二十年的度假村。
自美国太空方案发动以来,X系列飞机一直是太空技能的测验模型。现在有几个正在研制中的X系列飞机试验模型,成功之后它们使太空游览像乘飞机相同寻常。这些最新的X系列飞机都是可重复运用运载火箭,在它们退休之前可以重复发射到轨迹上,就像航天飞机。
这些轻型飞翔器旨在下降发射本钱,终究或许替代自1981年以来一直在役的航天飞机。商业性质的太空游览贵重得使人望而生畏:将一磅(0.45千克)的载荷送入地球轨迹大约需求一万美元。而太空飞机可以把价格下降到每磅1000美元。接下来,你将会了解到美国国家航空航天局正在研制的太空飞机,以及它们假以时日将怎么替代航天飞机,并被用于商业性的太空游览。
美国国家航空航天局的X舰队
图解:这款X-37正在完结对航天飞机资料重返大气层的测验。 相片由美国国家航空航天局供给
假如不是由于X系列飞机,美国或许永久也不会抵达太空。1947年在榜首架飞机X-1上,查克·叶格的飞翔速度超越了音速。随后呈现了100多种不同的X系列飞机的延伸,每一种都加深了咱们对航天器规划的了解。让咱们来看看本世纪初美国国家航空航天局研制的X系列飞机中的三架:
X-37:将进行航空飞机技能的测验,比方重返大气层才能。
X-34:一种亚轨迹飞翔器,将进行技能测验,到达下降发射的本钱、时刻和人员的意图。
X-33,一种可重复运用运载火箭,是替换航天飞机的原型。
X-37
在上面说到的三架飞机中,X-37是最新最快的。异乎寻常的是,X-37不会靠自己的力气发射,而是凭借辅佐飞翔器。作为无人驾驶的可编程飞机,X-37将搭载航天飞机,作为第二载荷。它进入轨迹后会在航天飞机的货舱布置,接着在轨迹上运转21天,在回来地球之前进行许多试验,终究像飞机相同于地球着陆。
在1998年,美国国家航空航天局规划了X-37,并在1999年到达制作X-37的合同。X-37是这三个X系列飞机中仅有一个轨迹飞机,速度可达25马赫(25倍音速),即17,500英里/小时,28,163千米/小时。X-37项目是为了研讨可重复运用运载火箭在极点的太空环境下的功能:40种先进的机体、推动器和控制技能。X-37项目中最首要的方向便是怎么提高热维护体系以防止在重返大气层时被焚毁。X-37的榜首次测验在2002年的早些时候,同年搭载航天飞机进入太空轨迹。
X-37的外形就像缩小版的航天飞机。让咱们来看看它的一些特点;
长27.5英尺(8.38米),尺度只要其时的航天飞机货舱的一半(比一辆校车还短)。
质量约6吨,归于美国国家航空航天局制作的飞翔器中极轻的一类,相当于三辆运旅车加在一起。
翼展为15英尺(4.57米).
具有一个7*4英尺(2.13*1.21米)的试验舱。
由AR-2/3火箭发动机推动。(AR-2/3自20世纪50年代启用,它能发生超越7,000磅的推力。它运用JP-10喷气燃料作为推动剂,包含火油与过氧化氢)
X-34
图解:这是一位艺术家对X-34的幻想:未来的一架用于测验的可重复运用运载火箭。 相片由美国国家航空航天局供给
在1999年6月,美国国家航空航天局将无人驾驶的X-34装载在L-1011三星客机的下腹部进行载机飞翔,而且X-34在飞翔中会继续与L-1011相连。在飞翔测验中,科学家们可以剖析X-34的几项功能,包含向发动机与X-34和L-1011之间的电气衔接开释火箭推动剂。X-34会在高度40,000英尺处被开释,无动力滑翔至跑道下降。
在协和式超音速喷射飞机的年代,亚轨迹飞机X-34速度可达8马赫(5,600英里/小时,9,012千米/小时),机长58英尺(17.6米),翼展28英尺(8.53米)。廉价的Fastrac火箭发动机为X-34供给动力。Frastac是由现成的组件构成,这些组件的数量比一般的火箭发动机少;它经过一个独自的涡轮泵运转,这个涡轮泵仅由火油泵与液氧泵组成。在Frastac里,燃气发生器会经过火油与液氧的循环使涡轮运作,逐渐耗费燃料。
X-33 –从前有望能替代航天飞机
图解:虽然X-33的方案推迟了两年,美国国家航空航天局依然持之以恒。相片由美国国家航空航天局供给
1981年4月12日,哥伦比亚号航天飞机成功进入轨迹,敞开了太空游览的新年代。从那之后,航天飞机就成为了美国国家航空航天局首要的运载工具,担任在太空中进行科学研讨、布置卫星等太空器,还能协助宇航员制作国际空间站。可是,虽然航天飞机有许多成果,但贵重的费用依然是不争的现实:航天飞机货舱里每一磅载荷的费用高达10,000美元。而每架航天飞机的一对固体火箭助推器要运载一百万磅(453,592千克)的推动剂;大型外部储存罐要盛放500,000加仑的超冷液氧与液氢,供航天飞机的三个首要火箭发动机焚烧。每一次使命中,巨量的推动剂以及替换固体火箭助推器的天价迫使美国国家航空航天局另寻出路——X-33。
X-33,到方案拟定完结停止,或许算得上是美国国家航空航天局最寄予厚望、最不惜工本的一架航空飞机。
X-33是共同的单级入轨航天器的原型,在它之前从没有过楔形的航天器。在X-33底部,它宽77英尺(23.5米),长69英尺(21米)。这样的规划是为了使其可以装载一切的推动剂,以替代固体火箭助推器;再加上主燃料缸的消失,航天飞机的起飞分量可以下降,然后下降贵重的费用。X-33的发射本钱与后续履行的费用在其时预估只要一般航天飞机的十分之一。
可是从1996年开端,X-33方案呈现了许多问题。在其时,它比估计方案要晚两年,美国国家航空航天局与洛克希德·马丁公司花费超越10亿美元,而且曾希望它能在2003年能一展拳脚,可是令人怅惘的是,在2001年3月,X-33的研讨就被停止抛弃了。
图解:美国国家航空航天局表明,塞式喷嘴火箭发动机的功率比传统的钟形火箭发动机更高效。相片由美国国家航空航天局供给
依据美国国家航空航天局的原定方案,X-33装配了两个共同的发动机。若X-33被成功研制,它将是本世纪初榜首架运用线性塞式喷嘴航空发动机的航天飞机。这种发动机比传统的钟形喷嘴火箭发动机愈加契合楔形航空器。比较于钟形火箭发动机的喷嘴,塞式喷嘴呈V形,有歪斜度,火热的气体从燃料室中喷涌至歪斜的喷嘴外表,这样的规划意图在于使X-33到达13马赫的速度(9,100英里/小时,14,645千米/小时)。X-33方案终究是为了参加“冒险之星”商用飞翔器的队伍,成为航天飞机的继承者。在X-33的原型上,“冒险之星”将会增大两倍,并依然会运用同种发动机与制作资料,速度可达25马赫之快,以维持在地球的轨迹上。“冒险之星”本方案借此开辟太空游览的交通工具,可是跟着X-33方案终究的失利,大众也失去了进入太空的或许。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. science-
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