中国高超音速太空飞机

时速5760公里 上海到纽约只需几小时

2022-04-07 17:17:00      0

上海到纽约只需几个小时?如果乘坐高超音速太空飞机,这不是问题。

总部位于北京的中国民营航天公司凌空天行正计划将这一梦想变为现实。凌空天行计划打造一款载客太空飞机,时速达到5760公里超过协和飞机的两倍。

2025年首次载人试飞

根据该公司发布的宣传动画视频,这款太空飞机看起来拥有12个座位,乘客无需穿着头盔和宇航服。太空飞机拥有一个外挂的三角形空气动力学结构,两侧是两枚大型助推火箭。

通过垂直发射到达巡航高度后,太空飞机将与助推器及三角形结构分离,然后以时速7000公里的速度掠过太空边缘。当抵达目的后,太空飞机可借助三脚架式的起落架垂直着陆。

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据凌空天行官网披露的信息,凌空天行目前已通过前期论证,明确了从技术验证平台→亚轨道太空旅游飞行器→全球高超音速飞行器的技术路线发展规划,并已取得了多项关键技术突破。该公司期望在2023年实现亚轨道太空旅游样机的首飞,2025年进行首次亚轨道太空旅游飞行器载人试飞;2028年实现全球高超音速飞行器首飞,2030年完成全尺寸全球高超音速飞行器飞行。

如果上述计划实现,意味着中国将同时涉足潜在利润丰厚的太空旅游利基市场以及高超音速点对点商务飞行市场。据最新的数据,全球亚轨道飞行和太空旅游市场份额预计以16.8%的复合年增长率提高,市场规模预计从2020年的4.237亿美元增加到2028年的14.4亿美元。

正因如此,凌空天行也获得到了中国投资界的支持。去年8月,该项目获得了超过3亿元人民币(约4700万美元)A轮融资,由经纬中国与上海国盛集团牵头发起的上海市级产业投资基金联合领投。

太空旅游正在兴起

目前,通过亚轨道飞行实现点对点的载人运输,路还很长。但是,太空迷已经有越来越多的途径去感受太空,从超高空太空气球,到抛物线失重飞行体验,甚至是进行太空行走也很快将成为可能。

SpaceX的北极星黎明(Polaris Dawn)任务计划于今年晚些时候从美国肯尼迪航天中心发射,在轨逗留五天。在此期间,机组人员将尝试首次商业性太空行走。该任务被视为前往月球、火星以及其他地方的奠基石。尽管太空旅游的票价高昂堪比天文数字,但不少人都跃跃欲试。

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例如,虚拟货币界臭名昭著的割韭菜大王、波场 TRON 创始人孙宇晨,就在2021年12月花费2800万美元,买下了蓝色起源公司“新谢泼德号”火箭飞船的首次发射席位中的一个。据悉,2800 万美元的竞拍费用已捐赠给蓝色起源在 2019 年所成立的基金会“未来俱乐部”(Club for the Future)。该基金会以激励人们从事 STEM(Science、Technology、Engineering、Mathematics)事业、创建未来太空生活为使命。

如果想走的更远,还可以前往国际空间站。去年12月,日本时尚大亨前泽友作及其助手平野洋三,与俄罗斯宇航员亚力山大·米苏金在国际空间站逗留12天后,平安返回地球。为此,前泽友作耗费约8000万美元。

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如果预算较少,维珍银河公司提供的90分钟太空飞行也是不错的选择。这项服务预计于今年第四季度推出,每次飞行约45万美元,价格相比前面的几种方式要低不少。

据维珍银河公司透露,它们已售出约 700 个太空飞行座位。公司CEO迈克尔·科尔格拉齐尔(Michael Colglazier)表示:“太空旅游的需求强劲,我们的座位销售速度一直超过计划。”
不过,由于成本高昂,太空旅游目前仍只有超级富豪才玩的起。埃森哲全球航空航天和国防工业负责人约翰 H 施密特坦言:“太空旅游仍是一个新兴领域,很大程度上是亿万富翁的地盘。太空旅游的群体可能会增加,但需要相当长的时间才能使成本大幅下降,触及更广泛的人群。”

中国为太空飞机做准备

作为航天大国,中国是太空领域的重要参与者。根据《2021中国的航天》白皮书披露的信息,未来五年中国将加快航天技术成果向经济社会的转移转化,培育发展包括太空旅游在内的多项太空经济新业态。

鉴于太空旅游市场的巨大潜力,中国一直在增加资源和设施推进自己的太空飞机计划。据2018年央视的报道,中科院高温气动力国家重点实验室就已经在建设一个265米长的风洞,可用于在25马赫的速度下测试高超音速飞机原型。

埃森哲的施密特表示:“高超音速飞机也许不久就将问世,但仍处于早期阶段。”

高超音速商务飞行能行吗

大幅减少旅途时间还能沿途欣赏地球美景,对于商务旅行人士极具吸引力。现在也有越来越多的研究支持高速商务飞行。就在去年,美国宇航局针对超高速商务飞行市场,发布了两份研究报告。

第一份报告来自德勤。该报告基于NASA支持的相关工作,对超高速商务飞行的可行性进行了一系列量化,依据巡航马赫数、载客量、航程三个变量进行建模。报告最后得出结论,超高速商务飞行拥有足够的可持续需求。

报告还指出,定期航班服务市场的切入点可能是那些最具商业价值的跨洋全球航线,包括纽约-伦敦;迈阿密-圣保罗;纽约-巴黎;洛杉矶-悉尼;悉尼-新加坡,他们也是最有希望进行高超音速飞行的城市对。

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报告还确定了90条跨洋航线的潜在市场规模,预计每年可运输225万乘客,年收入达165亿美元。报告指出,如果超高速飞机的售价低于1.46亿美元,对于航空公司和乘客将是具有吸引力的。

NASA的第二份报告由BryceTech和SAIC公司制作。报告以2-7马赫之间的速度模拟了未来的高超音速飞行市场的需求和商业运营情况,预测了到2060年的高级航空旅行需求,并评估了不同收入水平乘客的支付意愿。报告指出,超过300个城市对可支持高超音速商务飞行。

最大优势:节省时间

时间就是生命,选择太空飞机无疑可以节省大量浪费在旅途中的时间。但是人们是否会愿意支付头等舱2倍的票价,来获得比普通飞机快3-4倍的速度的呢?反应引擎(Reaction Engines)公司总裁迪塞尔表示,速度与票价的比例非常重要。

反应引擎公司是全球高超音速生态系统中的重要参与者,其动力协同吸气火箭发动机(SABRE)是一种新型氢动力发动机,用于推进超高速飞机和航天器。依靠SABRE,从跑道起飞的太空飞机,飞行速度可达到五倍音速。

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迪塞尔说:“协和客机飞行速度可以达到2马赫,但考虑到乘客需要提前到达机场,加上起飞、加速、爬升的过程,协和客机在整个航程内平均速度达不到2马赫。普通航班从纽约机场到伦敦机场大约10小时旅程,如果乘坐协和客机也仅仅缩短为7小时。”

但是如果飞行速度超过4马赫,你可以在早上离开美国东海岸,在伦敦参加下午的会议,然后在当天就回到家中。在节省时间上,这是协和飞机无法企及的。这也是太空飞机与超音速飞机相比最主要的优势。

困难重重

就节省时间方面,超高音速飞行的优点无可挑剔,但它仍面临的不少难题。

NASA在其市场调研报告里就指出了一系列有待解决的问题,包括飞越人口稠密区域时的音爆限制,太空辐射问题、安全认证等等。此外,建造太空飞机的材料也是一大挑战,超高音速飞行时,飞机外壳要能够经受与空气摩擦产生的gao'w。飞行员也需经过特殊培训才能在太空边缘飞行。

这些挑战多数是技术性问题,最终可以被克服。但与协和飞机时代不同的是,协和飞机的设计和研发获得了英国和法国纳税人注入的几乎无限量的公共资金支持,而研发太空飞机主要依靠私营公司的资金。

随着人们对环境的关注,太空飞机对环境的影响也不容忽视。所有公司在尝试用各种方法提高飞行速度的同时,也在尽可能减少太空飞机对环境的影响。反应引擎公司总裁迪塞尔认为,高超音速飞行得以成功的最关键性因素之一就是如何实现零碳排放,这是必须要解决的问题。

现在,对于包括凌空天行在内的太空飞机制造商,超高速音速飞行只是迈开了万里长征的第一步,它们需要大量资金解决眼前的难题,只有这样未来的超高音速飞行才不会仅仅服务于极其富有的太空游客。

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