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2小时飞越太平洋到星际旅行 无所不能的飞行器
2013年01月05日 14:14 来源: 新浪车致 编辑:罗剑 打印 手机阅读
[导读]2012年12月5日消息,据国外媒体报道,最近似乎又有人开始宣称可以让我们在数小时内抵达全球各地的这种消息了。这一次说这话的是一家英国公司,这家公司表示他们取得了“自飞机引擎发明以来航空航天推进技术领域最大的突破”。

       在很多人心目中,星际旅行几乎是不可能完成的任务,有很多困难看上去是无法克服的。浩渺无边的宇宙,无法突破的光速极限,让人窒息的真空......都让人在想到这个问题时感到绝望。但我们不妨把视线放低,从哥伦布发现美洲大陆说起,他从欧洲出发,驾驶着没有导航的船义无反顾的进入了一望无际的大洋,经过数年时间,才到达了美洲大陆。现在说起这件事来,在佩服他的勇气之外,我们会不会觉得科技在改变人们空间观念上的起到了巨大无比的作用?

       2012年12月5日消息,据国外媒体报道,最近似乎又有人开始宣称可以让我们在数小时内抵达全球各地的这种消息了。这一次说这话的是一家英国公司,这家公司表示他们取得了“自飞机引擎发明以来航空航天推进技术领域最大的突破”。


       这家公司名为“反应引擎”(Reaction Engines Limited)。该公司表示其最新研制的高超音速引擎将可以让飞机轻松突破5马赫的飞行速度,从而可以让我们在纽约吃甜甜圈早餐,而在东京吃寿司做的午餐。据报道,这种超音速引擎的设计中包括新的空气冷却方式,空气被冷却后其中的氧气会被引擎使用,速度达到5.5马赫,随后启动火箭发动机,进入太空巡航飞行阶段。

       在航空航天领域,高超音速飞行一直是人们的梦想。军方痴迷于超高速导弹概念,甚至设想着超高速炸弹的可能性,而我们大多数民众则都梦想着能在数小时内从太平洋的这边飞到另一边。当然,实现这些梦想最大的障碍便是推进技术。当速度超过2马赫左右,引擎将难以及时获得足量供燃烧的氧气供应。这就有点像当你乘坐在一辆以每小时200英里(约合320公里)的速度行进的列车上探出头去尝试深呼吸一样。

       不过,解决这一问题并非完全不可能,但难度确实非常大。美国空军的SR-71“黑鸟”高空高速侦察机采用开创性技术解决进气问题,并达到了创纪录的3马赫以上的超高速飞行。然而要想进一步实现突破变得难以想象,甚至仅仅应对在这种高速状态下产生的热量都成为了一个巨大的挑战。


       到目前为止,只有火箭发动机可以实现真正意义上的高超音速巡航,但是火箭发动机必须依靠多级火箭设计才能到达太空。另外,火箭需要自己携带液氧用于燃烧,而为了省去这种麻烦,工程师们一直孜孜不倦地设想着能够设计一种能自己吸入空气中氧气用于燃烧的方法。“反应引擎”公司宣称他们的这项最新成就可以解决这一棘手问题,让一台飞行器正常从地面起飞,使用进气式发动机和火箭推进双模式的方法抵达空间轨道,并在之后返回地球。其秘诀便是在高温空气进入高超音速SABRE引擎之前对其进行事先降温。

       在一份新闻稿中,该公司宣称:“这项预冷却技术可以在百分之一秒的时间内将进气道的空气温度从摄氏1000度降低到150度,并且不会因为产生霜冻等原因而造成进气口阻塞。”

       这项技术是一项重大突破,它所解决的是高超音速引擎领域的一项重大技术难题:当你在极高速情况下压缩空气,空气会急剧升温。根据“反应引擎”公司宣布的消息,飞行器将被加速至5.5马赫,随后飞行器会转而使用搭载的液氧箱启动火箭推进器继续太空阶段的飞行。不过和目前的空间飞行器不同的是,在整个飞行阶段只有一段火箭牵涉其中而不是传统火箭那样的多级设计。

       欧洲空间局(ESA)表示他们已经评估了这项空气预冷却技术,该机构表示他们对于这项设计可以继续向前推进感到满意。目前欧空局正在和这家公司开展谈判,希望能帮助其进一步完善其设计。 “反应引擎”公司表示,他们已经对这项预冷却技术完成了超过100次测试,目前他们希望能在2015年之前完成一次缩小比例的地面发动机试车。不过,正如X-51“驭波者”超高速飞行器研制小组所意识到的那样:从某项部件上的突破性进展到最终真正实现高超音速飞行将是一条漫漫长路。


       这条新闻让我们不禁回想起了已经停产的协和飞机。协和式飞机(Concorde;亦称和谐式客机,台译协和式客机)是由英国和法国联合研制的一种超音速客机,设计主导者是Mr. Lucien Servanty,这种飞机一共只建造了20架。它的最大飞行速度可达2.04马赫,巡航高度18000米。协和飞机於1969年研制成功,并於1976年1月21日投入商业飞行。英国航空公司和法国航空公司使用协和飞机运营跨越大西洋的航缐。

       协和式超音速客机是世界上唯一投入航线上运营的超音速商用客机。协和式飞机一共只生产了20架。 英国航空公司和法国航空公司使用协和式飞机运营跨越大西洋的航线。到2003年,尚有12架协和式飞机进行商业飞行。2003年10月24日,协和式飞机执行了最后一次飞行,全部退役。 飞机机翼设计为三角翼,三角翼的特点为失速临界点高,飞行速度可以更快,且能有效降低超高速抖动时的问题。协和号四具引擎更配备了一般在战斗机上才看得到的后燃器(Olympus593,Rolls-Royce)。这架飞机还有个令人津津乐道的特点就是她会「变形」:其一是因为在2马赫的飞行速度时,空气摩擦使其机体产生高热,因热胀冷缩效应,协和号在飞行时最长会「变长」约24公分;其二是她的可变式机鼻,在飞行时直直挺挺的如一根针以利高速切开空气,但是在起降时,机鼻可以往下调5至12度以利飞行员的视野-事实上由于现在多有先进电脑导航仪器辅助,飞行员也不一定非得看见跑道才能起降,这么做只是求个安心,不过庞大的机鼻角度调整设备却白白的浪费飞机的宝贵重量与空间。

       自从1969年首航以来,从未发生任何事故,使协和号获得了全球最安全的客机的名声。协和号票价高昂,一张伦敦至纽约的来回票要价逾九千美元,亲自搭乘协和号班机往返欧美大陆成为许许多多人自幼以来的梦想。飞机从欧洲到纽约的航程只需要不到三个半小时,且因为伦敦、纽约时差四个小时,所以搭乘协和号的旅客最喜欢说:「我还没出发就已经到了」。

       2000年7月25日,协和号客机班机AF4590在进行起飞时辗过了跑道上另一架美国大陆航空的DC-10脱落的小铁条,造成爆胎,而轮胎破片以超过音速的高速击中机翼其中的油箱。之后引发失火,导致飞机于起飞数分钟后即爆炸坠毁于机场附近的旅馆。这是协和号服役期间唯一的一次的失事。也是有史以来第一架超音速喷气式飞机失事,这场悲剧造成了113人丧命。 此次失事促使飞机制造商重新改造机体设计,并修补了诸多缺失。甚至利用防弹衣(Kelvar)原料来保护油箱,以避免油箱以后遭到高速的异物的穿刺。但尽管如此,由于整个失事过程都被民众用家用录影器材拍摄下来,造成社会大众心理上的严重震撼,不论这家飞机以往声望有多高,但仅仅一次的失事就让协和号从此一蹶不振……,虽然协和号客机在2001年11月重新启航,载客量一直都严重不足。因为对航空公司亏损严重,协和号客机终于在2003年退役。


       这些都是发生在大气层里面的事情,让我们把视线放得更远一些。美国NASA的太空车“好奇号”登陆火星的消息已经不算是新闻了,我们现在想看到的是宇航员乃至是普通人去殖民火星的消息。而可能率先完成这一壮举的是SpaceX公司创始人兼CEO艾伦-马斯科已经宣布未来他将实施的移民火星计划,这项计划将会通过8万名付费先遣人员进行。

       艾伦·马斯科(Elon Musk)是目前世界上最令人惊叹和羡慕的创业者。他的角色很多:运营电动车制造商特斯拉(Tesla)和私人太空探索公司SpaceX;SolarCity的主席,这是一家为家庭提供太阳能电池板的公司。

       如果你不了解马斯科的话,那么他看上去是富有的。因为作为PayPal的早起投资人,自从被eBay花费15亿美元收购之后,他就不在乎钱的多少了。但他没有像其他投资者一样,他依然在扮演着改变互联网的角色。


       他用这笔钱依然进行了投资。四年前,Tesla到了弹尽粮绝的窘境。因为投资这家公司,马斯科差点破了产,但他依然没有放弃。其实他本可以放弃。目前Tesla已经成为市值32.1亿美元的一家公司,Model S是其一个很好的项目。

       他的另一家公司SpaceX公司呢?它刚刚将一枚火箭送进了太空。他的目标就是将人类送到火星去生活。

       火星上具有保护作用的未来派圆顶屋设计,它显示出与马斯科一样的想法,即圆顶屋是透明的,并通过二氧化碳加压,以便火星土壤能够生长可供生命生存的庄稼。

       据马斯科说,移民火星的第一步将是把人类送上火星,他希望这项壮举可以通过SpaceX的“龙”飞船在未来15到20年间完成,这张图画显示的是它下降的画面。


       马斯科表示, “速度快而且可以重复使用的”垂直降落火箭的建造工作正在通过SpaceX的“猎鹰9”号火箭紧张进行,据估计,它可在未来1、2年实现。

       他表示,这项移民计划最初的规模会非常小,最先前往这颗红色行星的团队,人数不会超过10人,他将利用由液氧和甲烷驱动的可重复使用火箭把他们送上火星。马斯科今年春成为第一位成功实施前往国际空间站的任务的私人太空企业家,他表示,这个最初不超过10人的移民团队,最终将会变得“非常庞大”。伦敦英国皇家航空学会因他对太空商业化所做的贡献授予他金奖,上周他在颁奖典礼上说:“在火星上,你可以从一个自我维系的文明开始,慢慢把它发展壮大。”

       这位太空先驱提交了有关这项“困难”但“可能实现”的计划的细节和数据,并称,第一批送上火星的移民将不超过10人,每人票价50万美元。他说:“票价必须足够低,这样发达国家的大部分45岁左右的人就能筹到钱进行这项旅行。”这些乘客到了目的地并不是去度假闲逛的,他们必须工作,带着他们的设备在这颗红色行星布满尘埃的不毛土地上建设可持续性住宅,以供下一代移民使用。后继的地面工作将会着眼于建设利用二氧化碳加压的圆顶屋,他们可能会在上面覆盖一层水,用来防止人类被毒辣的太阳晒伤。他称,有了二氧化碳,火星土壤将能种植粮食作物。


       运送上去的其他设备还能利用火星大气里的氮、二氧化碳等天然元素和地表的水冰生产肥料、甲烷和氧气。马斯科认为,每10万人中将有1人对这项旅行感兴趣,等到他的计划变成现实时,全球人口有望达到80亿。他的计划的第一步是把人类送上火星,他希望这项任务能在未来15到20年间完成。第一步完成后,第二步需要SpaceX公司设计一个“高速、可重复利用的”垂直降落火箭,他称这是“实现火星移民的关键一步”。这种设计当前正通过他的“猎鹰9”号火箭进行着,该火箭目前正在进行垂直起飞和降落试验。

       原型机“蚱蜢(Grasshopper)”已经进行两次短途飞行,不过他们打算在未来几个月“逐渐增加它的高度和速度”,直到把它送入轨道,然后重新返回地球。他说:“这需要一段时间,我不能确定到底需要多长时间,但是我希望我们能在未来一两年开始第一阶段的工作。我们但愿如此。”据估计,他的项目总共需要耗资360亿美元,他认为,私人利润加上政府资助的大约相当于0.25%或0.05%国内生产总值的资金,就能把它变成现实。他称,该项目将是一项“有趣的冒险,即便你不参加,也值得一观”,它就像1969年的登月任务。但是从本质来说,他把最终结果称之为“生命保险”。

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