人类火箭技术强悍,几十吨东西一次送上天,为啥仍不能深空旅行?

如题所述

第1个回答  2022-06-22
如今我国火箭可以说是第一梯次,长征五号地球轨道运载能力已经突破20吨,但是前边还有几个现阶段难以超越的对象,尤其是目前SpaceX的猎鹰火箭,地球轨道运送能力六七十吨,还有更早的土星五号,起飞质量3500吨,地球轨道运载能力120吨左右,地月转移轨道输送能力45吨。

我国长征五号算是一款重型火箭了,此次空间站核心舱总长16.6米,重20多吨,最大直径4.2米,由长征五号一次性打上去,后续还有两个和核心舱相当的实验舱,应该也是要用长征五号打上去。一次性将一辆重型卡车大小的东西打入太空,美国阿波罗登月时代甚至可以打上去一截接近满载的货运列车的一截车厢。相比之下载人就不算啥了,载入飞船连同轨道舱也就几吨重。

长征五号已经进行了数次重磅任务,第一次是实践二十号,这是长征五号复飞后第一次重磅任务,将一颗8吨的大型卫星直接送到了地球的同步轨道上;第二次是嫦娥五号,将8吨多的探测器送到了地月转移轨道,嫦娥五号也争气,实现了月球的采样返回任务;第三次是天问一号,将8吨多的探测器打到了地火转移轨道上,一次性实现了火星的绕落训,这是人类第一次,天问一号着陆也是我国成为第二个着陆探测火星的国家。

一次性将几十吨的东西打到轨道上,现如今人类运载火箭的运载能力总体上技术越来越发达,运载能力也很强,虽然暂时没有突破土星五号那样的巨无霸,可是在研的SLS、长征九号都会突破它,在2030年之前我们有望见到几款地球轨道运载能力120吨以上的超重型火箭。可是人类如今却仍无法进行深空旅行,问题究竟出在哪里呢?

如果按照载人登陆火星的最低需求,来回1年左右,在火星待半年到1年,航天员只有3名的话,现如今包括未来的几款超重型火箭都比较艰难,我国长征九号的首次重磅任务大概是2030年前后的火星探测采样返回。可是载人登陆火星仍然是人类不敢随意尝试的项目,美国都叫了十来年了,连重返月球都还没做到,登陆火星这个计划在2050年前都挺够呛。火星可是距离地球第二近的行星啊,无法登陆火星,深空旅行就是做梦了。

火箭运载能力已经够强了,还是不能进行深空旅行,问题出在哪里呢?最大的问题出在能源方面,化学能源的缺陷是自身也有很大的质量,就算是土星五号,绝大多数的燃料都是用于运输燃料自身,最然随着飞行火箭越来越轻,可是燃料也越来越少,火箭化学燃料燃烧过于迅速,拿我国长征二号F遥十二火箭来说,600秒左右就将飞船送入轨道,自身的燃料用光了使命也结束了。

火箭的主要任务就是不断地对飞行器加速,将其送入一定的轨道,可是化学燃料燃烧过于迅速,三级火箭才能将飞船送入轨道,自身的使命结束了。现代火箭对航天器的持续加速也就持续加速到第一宇宙速度、第二宇宙速度,这俩宇宙速度分别指进入地球轨道最低速度、摆脱地球引力舒服进入太阳轨道最低速度,达到第二宇宙速度后意味着进入太阳轨道。

可是要进行行星探测,目前还需要利用引力弹弓效应,飞行器自身带着一点燃料,借助行星等天体的引力捕获飞行器,在轨道的高点或者低点启动推进器,短时间的速度改变就能很快地改变飞行参数,旅行者1号、2号就是借助土星、木星的引力加速,实现了对太阳系所有行星的观测,然后向着太阳系外飞去。

可是这样的飞行还是有些太慢了,太阳系的范围也是以光年计算,就算以第三宇宙速度飞行,飞船飞出去也需要几万年的时间,旅行者跨越200亿公里左右的柯伊伯带都花了将近40年,一个人作为航天员被选拔,踏上这么久的太空飞行,早就得饿死,几十年里他能吃掉的食物也不是现代的火箭可以输送的。化学能源火箭的效率还是太低了。

所以近几十年人类最宏大的目标估计也就是载人登陆火星、在火星建设基地,等未来人类的能源形式发生了彻底的变革人类才真正可能踏上星际旅行。保守估计,300年后,人类才可能实现在火星建设城市等目标,向着太阳系外进发搞不好要千年之后了。
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