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欧洲报告:“云霄塔”空天飞机具备经济可行性

2014年06月06日 15:52 来源:中国新闻网 参与互动(0)

  中新网6月6日电 据中国国防科技信息网报道,欧洲航天局(ESA)授权开展的一项研究得出结论:基于“云霄塔”可重复使用空天飞机的欧洲航天发射活动具备经济可行性。

  该研究报告名称为“基于‘云霄塔’的欧洲航天发射服务运营商(S-ELSO)”研究,由欧洲航天局授权委托反作用发动机公司(REL)牵头完成,参研单位还包括伦敦经济、奎奈蒂克和泰雷兹阿莱尼亚航天公司(TAS)。

      报告聚焦于研究“云霄塔”空天飞机的运营商如何满足市场需求。研究认为市场需求主要是高轨道的大型通信卫星,但也包括更小一些、位于太阳同步轨道的地球观测卫星。这其中相当一部分工作目前是由“阿里安5”运载火箭来承担,且未来将由“阿里安6”火箭来接替(目前在研,预计2020年后投入使用)。

  研究报告分析了“云霄塔”空天飞机将卫星送入轨道所需的部分硬件,和允许运营商盈利的经济性模型。报告还研究了“云霄塔”空天飞机如何在法国奎亚那库鲁航天站运营操作。报告给欧洲航天局提供了相关信息,帮助其评估欧洲在航天发射领域如何走出一条完全不同的路。“云霄塔”空天飞机与现在常用的运载火箭完全不同,它就像飞机一样从常规跑道上水平起飞和降落。“云霄塔”的核心技术在于推进系统,它能够在低空低速下像喷气式发动机一样工作,但到了高空高速(Ma5)后又能够转换成纯火箭模式。这种方式能够降低飞机重量,使其能够单次运载更多载荷进入轨道。

  报告还分析了“云霄塔”空天飞机是否能够运载发射政府和企业在未来20年及以后需要发射的各类载荷,其中包括体型巨大的电视、电话和广播卫星,其中最大的重达8吨。“云霄塔”空天飞机本身的设计高度只有几百公里高,因此它还需要一个上面级来将卫星最终送入36000公里高的同步轨道。因此,TAS受命分析这方面硬件的目标图像、使用方式和可行性。结果表明,这种方式完全可行。所不同的是,在使用上面级的情况下,一旦载荷重量超过6.4吨,则上面级就不可再回收利用,而只能在再入时自行烧毁。这与“云霄塔”一直强调的完全可重复使用有些冲突,不过好在6.4吨以上的载荷只占约10%。

  而对于大量地球观测卫星(较重的可达4吨及以上)所在的太阳同步轨道,“云霄塔”的运行方式又有所不同。当“云霄塔”携带这些卫星载荷达到几百公里的高度极限时,“云霄塔”空天飞机与卫星分离,卫星依靠自身动力最终达到800公里高度的目标轨道。因为“云霄塔”本身能够携带7吨重的载荷达到极限分离点,因此这些卫星能够携带足够多的燃料来完成跃升,进入目标轨道。

  尽管报告没有开展更加详细的评估,但“云霄塔”能够运输11吨载荷到空间站,还能够将2吨重的深空探测器发射脱离地球引力去探索其他行星。

  “云霄塔”能够最终投入实用很大程度上取决于它的“佩刀”(Sabre)发动机,“佩刀”目前正处于最终设计和验证阶段。英国政府正在提供6000万英镑的资金来帮助完成该阶段。如果进展顺利,“云霄塔”空天飞机将在2020-2030年制造并首飞。

  除了发动机,发射价格也是关键因素。欧洲目前对下一代运载火箭的目标是7000万欧元发射一枚大型通信卫星。要保持竞争力就必须不断降低发射成本,这就要求在可重复使用程度和周转时间间隔这两大指标必须不断提升,而这又要求前期的研发投入增加,这又反过来加剧了成本问题。

  S-ELSO报告文件显示,如果“云霄塔”按计划顺利完成研制,那么S-ELSO业务与7000万欧元的价格相比将十分具有竞争力。如果“云霄塔”的研制能够得到一定程度的政府支持(这将有助于降低采购成本),那么S-ELSO业务与4150万欧元的价格(该价格是美国SpaceX公司“猎鹰9”运载火箭当前的价格)相比仍将具有竞争力。这意味着尽管“云霄塔”的制造和运营是纯商业的,但极可能仍需要引入某种形式的公私合营关系。(中国航空工业发展研究中心 廖孟豪)

【编辑:高辰】

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