牺牲22名航天员,人类脚步才到达月球,问题在哪里?
人类航天的发展充满了血和泪,别看如今载人航天较为平常,早年间航天员们可没少吃苦头,主要是美苏争霸期间,为了率先在载人航天领域内有更高的成就,以技术手段笼络更多的国际盟友,美苏进行了很多激进冒险的航天计划,而这也是航天员牺牲的主要原因,导致迄今为止一共22名航天员牺牲。
航天的发展有一定的历程,大体是近地到深空、无人到载人、短时间驻留到中长期驻留,美苏基本上是这样的过程,我国在21世纪才开展载人航天,自然也是这样的历程。可是美苏的工业化进行时间较早,他们载人航天的发展也较早,而且美苏航天属于开拓的时代,对于载人航天还有很多不确定的危险因素,而美苏将动物送入太空,包括早期的载人飞行,主要的目的还是验证技术收集数据。
美苏的竞争是很多问题的根源,迄今为止世界上一共有22名航天员遇难,还有数百名地面航天系统工作人员因为各种事故而丧生,可以说人类的航天充满了血和泪,主要的原因就在于美苏的竞争使他们都比较冒进。比如90后小学课文《悲壮的两小时》的主人公科马洛夫,他在飞天前就参与过飞船的试验,知道飞船存在一些问题,在返回地球的时候遇到事故而被炸成了碎片。
迄今为止为航天而牺牲的所有都是美苏航天员,一共22人,美国2次航天飞机事故,每次7人,一共14人;美国地面试验时氧气舱事故死亡3名航天员;其它都是苏联航天员,包括地面试验死亡1人,返回地球时飞船事故坠落摔死的科马洛夫、联盟11号航天器返回地球时压力阀门被震开,、3名宇航员因急性缺氧、体液沸腾而死亡。
我国载人航天充分吸收了美苏的经验,所以我们发展的时候不急不躁,即便如此,在首次载人航天神舟五号的时候,杨利伟在起飞和降落地球的时候,还是因为飞船的震荡而受到了一些影响。好在我国航天工作者充分吸取了其中的经验,后续的飞船飞行越来越平稳,也没有再出现杨利伟返回时的小事故,迄今为止我国载人飞行0事故。
然而,在这样的牺牲之下,人类载人航天目前飞行的最远距离不过只到月球。月球距离地球只有38万公里,还是比较近的,美国1970年代的阿波罗登月计划,利用土星五号重型火箭,一次性就可以将飞船导入地月转移轨道,飞行时间只需要三五天。阿波罗计划共执行了7次载人登月活动,6次成功,1次失败,失败的阿波罗13号3名乘员也奇迹般地成功返回地球。
从第一次载人航天开始算,到现在已经60年了,在这60年内,人类始终没有突破月球的距离,载人航天主要是向空间站输送宇航员,虽然美国等国家还有火星登陆的计划,但是就目前人类航天的发展来看,2050年前载人登陆火星就相当不错了。火星距离地球遥远,单程飞行需要半年的时间,对人类火箭的要求很严苛。
人类载人航天目前还没有突破月球的距离,原因恰恰在于目前的飞行器——火箭。火箭可以将飞船加速到第一或者第二宇宙速度,将飞船送到太空。可是化学能源燃烧很快但能够提供的能量却有限,火箭动不动几百吨、几千吨,其实大部分都是燃料的重量,像我国的长征五号,起飞质量800多吨,两三分钟就可以将飞船导入轨道,可是只能将四五十吨载荷送到地球轨道。
等于说以化学燃料作为能源的火箭,飞行过程中大部分能量被用于输送燃料自身,飞行高度越高,燃料的需求就越高,有效载荷就越低。这就是人类还不能突破月球距离的最重要原因。化学燃料能让火箭起飞,可是其燃烧速度十分迅速,不能给飞船提供持续的推进力,它的作用只是将飞船等航天器加速到第一或者第二宇宙速度、导入轨道,然后就完了,飞船入轨是因为巧妙的轨道设计,飞船脱离火箭后主要靠惯性飞行,由天体的引力捕获飞船。
不能突破化学燃料,人类的飞行距离就非常受限。此次我国建设的空间站上也配备了霍尔推进器,它可以通过电产生质子推进,虽然推力很小,但是已经可以用于维持空间站的高度等飞行参数。未来人类要是想脱离太阳系,燃料方面大概是最需要克服的难关。
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