几百年前,人类走上了科技发展之路,工业时代的到来,也给了人类探索宇宙的希望。有了技术的帮助,人类终于在上个世纪中叶离开了地球,开始对宇宙进行初步的探索。
宇宙空间是巨大而神秘的,尽管我们可以通过天文望远镜观察到很远很深的星空,但要真正了解宇宙,我们还得走出地球,近距离接触它。因此,把宇航员送上太空是我们探索宇宙的重要步骤。
为了把宇航员送入太空,完成任务后再完全返回地面,这就需要航天器。这类航天器与我们所知的飞行器有很大不同,飞行器可以直接从地面起飞并着陆,但是航天器却不行,它需要火箭的助推才能实现。
在火箭的助推下从地面进入太空,可以比较精确地进入预定轨道,但是当宇航员要完成任务返回地球时,飞船的着陆点就不准确了,有时偏差会很大。我相信朋友们都知道,无论是美国返回阿波罗,还是我们的神舟返回舰,都是要出动大量人员和装备,美国更将出动航母编队。
所以有朋友提出了这样一个问题:太空船返航时,着陆点为何会不准确?假如着陆点可以精确定位,就不需要劳师动众,大量的人和各种机动车辆都能迅速出动。就连朋友也说,能给飞船装个定位系统,这样在地面上就能知道准确的位置了。
飞行器着陆在正确的位置,自然是件很好的事,可为什么现实中却做不到呢?事实上,这是多种原因造成的。在进入了科技时代之后,人类应该把科技含量较高的交通工具变成飞机,它是人类智慧的结晶。
拥有飞机后,我们才有了走遍地球的希望,才能把地球变成一个地球村,人与人之间、地域之间的距离都在不断缩小。如果你能想到,乘坐飞机能很快地到达地球的任何角落,我们也知道,飞机需要着陆时,能够准确地到达目的地,很少会出现偏差,除非是在紧急情况下或发生意外时,飞机不能降落在机场外面。
飞行器可以精确地从高空降落在机场的跑道上,但为什么航天器不能呢?为了解决这个问题,我们需要对飞机的着陆方式有个了解,飞机之所以能精确地降落在机场内,是因为它在着陆过程中,轨道可以主动调整。
众所周知,飞机在大气层中均可进行低速滑翔,但在滑翔过程中,其所能选择的范围将十分广泛。即便出现偏离,下降轨道仍可修正,最终精确降落在目标位置。但飞船却做不到这些,这主要与飞船的外形有关。
相信许多朋友都知道,太空船的外形和阿波罗系列差不多,是圆锥形的大底,而我国的神舟系列是钟形。无论是哪种形状的飞船,它们都不能在大气中进行低速滑行。只有在没有进入大气层前,才能调整飞船的轨道。比如嫦娥5号返回后,在近地轨道上进行了两次弹回调整。
在太空中完成轨道调整后,飞船便迅速进入大气层,此时飞船就像一个秤砣,只能自由落体向下坠落,不能控制落脚点,也不能进行中途轨道调整。到了10000米的高度,打开降落伞就会不断地减慢速度,最后降落到地面。
太空船进入大气层后的着陆方式与跳伞模式是一致的,而跳伞的着陆点在什么位置,完全无法精确定位,它受到多方面的影响。假如那时的天气风较大,那么降雨量就可能远远低于现在。
当然,飞船的降落点是通过把各种因素加到一起,然后科学计算出来的,还是能够大致确定方位的。大致定位好后,就会派出汽车和人员在目标区域等候。有人说:为什么不给船装上定位系统呢?所以我们能精确地知道它的位置。
事实上,这是人们的一种误解,无线定位系统重量不大,装在船上根本不算什么。但是这是必须的吗?实际上没有必要,现在的卫星定位系统已经很先进了,它基本上可以跟踪整个飞船的返航过程。另外,飞船从太空中返回地球,这不是一件随意的事情,它需要经过大量的计算才能完成。
航天器的轨道变化只能在太空中进行,因此在进入大气层之前,地面宇航员们会提前设定航天器的落脚点。按照这一设定,飞船将在太空中完成变轨,这样飞船进入大气层后的返航位置就大致确定下来,一般都是选择在草地或荒漠地带,避免撞上人口密集地区,否则撞人和撞物都不好。
由于返回飞行器不能精确着陆,我们为什么不用航天飞机来回地球?相信有些朋友也知道,航天飞机是一种外形类似飞行器的飞行器,可以做低速滑翔,还可以在飞行中途做轨道校正。因此,航天飞机可以相对精确地降落到预定位置。
这么棒的航天飞机,为什么宇航员进出地球时不用呢?有两个主要原因,一个是航天飞机是一种吞金兽,无论是研发、使用还是后期维护都要花费很多钱。每一次发射的成本约为5亿美元,并且使用后的维护成本也很高,寿命也低于预期。
另外一个原因是航天飞机没有飞船的安全性,美国的“挑战者”号和哥伦比亚号两架航天飞机的爆炸让人们看到了他们的不安全,最后航天飞机退役。无论是从金钱上还是从安全上,太空船都是当今人类科技的首选。
当然,将来航天飞机一定会取代飞船,毕竟人类加速探索宇宙的步伐,每次进出地球都用航天飞机显然是不行的。但要使用航天飞机,就需要有更强大的能量出现,我们现在使用的化学能量,是把宇航员送上太空,还是需要火箭的助推?
化学物质的能量等级不够,因此航天飞机的使用成本将会非常高,而且仍然不安全。只有一个能量更大的动力系统能轻松地把航天飞机送入太空,并能轻松地返回地球。而且只有实现了航天飞机的自由进出,人类才算真正开始了太空探索时代。
这些强大的能量就是目前科学家们正在研究和探索的可控核聚变,这些强大的核聚变能能使我们完全摆脱对火箭的依赖,使飞行器无需火箭助推就能自由进入地球。因此,航天飞机何时才能完全取代飞船,主要还取决于控制聚变何时才能真正实现。