太空貨運開啟“高鐵時代”，你的太空之旅還會遠(yuǎn)嗎？
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圖源：中國載人航天工程網(wǎng)
2小時“中國速度”背后天舟五號為全密封貨運飛船，是世界現(xiàn)役貨物運輸能力最大、在軌支持能力最全面的貨運飛船，此次它裝載了神舟十五號3名航天員6個月的在軌駐留消耗品、推進(jìn)劑、應(yīng)用實（試）驗裝置等物資，還搭載了“澳門學(xué)生科普衛(wèi)星一號”、宇航用氫氧燃料電池、空間寬能譜高能粒子探測載荷等試驗項目，并且?guī)Я艘幻禖AS-10“希望4號”（XW-4）立方衛(wèi)星到空間站，預(yù)計將在12月初釋放到預(yù)定軌道。本次任務(wù)是中國航天器首次具備2小時自主快速交會對接能力，創(chuàng)造了世界最快交會對接紀(jì)錄。所謂交會對接是指兩個航天器在空間軌道上會合并連接成一個整體的技術(shù)，類似于我們在地面上將兩塊積木插在一起，可是在太空里插積木并不容易。對接時，需要兩個航天器通過發(fā)動機(jī)噴氣來改變航天器的運動速度大小或方向，從而變換軌道，到達(dá)同一軌道上。快速交會對接并不是航天器的飛行速度變快了，而是軌道控制的流程變短了。此前，“天舟二號”到“天舟四號”貨運飛船都需要經(jīng)歷6次變軌，然后到達(dá)離空間站大概50公里左右的瞄準(zhǔn)點。接下來，它們逐漸逼近，不斷地確認(rèn)位置關(guān)系，調(diào)整姿態(tài)和速度，最終追上目標(biāo)飛行器完成對接。對比之下，天舟五號貨運飛船只需要經(jīng)過2次變軌便可輕松完成這一過程。天舟五號貨運飛船的對接目標(biāo)達(dá)80噸量級，這也是中國首次在空間站有人駐留的情況下實施貨運飛船快速交會對接。萬一遇到故障情況，航天員有能力遙控操作貨運飛船對接，提高了對接的可靠性。
圖源：中國載人航天工程網(wǎng)隨著天舟五號貨運飛船運來的物資抵達(dá)太空站，提供足夠的保障，神舟十五號載人飛船也將****，3位航天員將與目前正在浩瀚太空“出差”的神舟十四號航天員實現(xiàn)“太空會師”。屆時，中國空間站將首次實現(xiàn)6名中國航天員在軌駐留，迎來“滿員”。至此，中國太空交會對接技術(shù)從最初44小時縮短到2小時，而航天員駐留的時間則從13天增加到6個月，這也意味著中國航天又一次開啟新的征程。
全球航空航天加速度中國又一次取得矚目成就的背后，是全球航天航空產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展?？v覽全球，航天航空經(jīng)濟(jì)已成為一國經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，與之相伴隨的，更多的商業(yè)組織參與到這個領(lǐng)域來，推動航天航空進(jìn)入新征程。我國國務(wù)院于2014年出臺了《關(guān)于創(chuàng)新重點領(lǐng)域投融資機(jī)制鼓勵社會投資的指導(dǎo)意見》，首次提出鼓勵民間資本參與國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；鼓勵民間資本研制、****和運營商業(yè)遙感衛(wèi)星，提供市場化、專業(yè)化服務(wù)；引導(dǎo)民間資本參與衛(wèi)星導(dǎo)航地面應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)。政策帶動下，我國商業(yè)航天事業(yè)也隨之發(fā)展，到目前為止已形成初步生態(tài)。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2021年底，已注冊商業(yè)航天相關(guān)企業(yè)數(shù)量已有200家左右。海外商業(yè)航天也在如火如荼展開。其中，美國商人馬斯克創(chuàng)立的SpaceX無疑最具代表性。值得關(guān)注的是，在包括SpaceX在內(nèi)的美國商業(yè)公司的帶動下，一場名為“太空旅游”的商業(yè)活動正讓航天航空與普通人更接近。就在2021年，英國億萬富翁理查德·布蘭森和亞馬遜創(chuàng)始人杰夫·貝索斯先后進(jìn)行了“太空旅游”。其中，2021年7月11日，理查德·布蘭森搭乘旗下公司維珍銀河的飛船，率先實現(xiàn)了太空旅游，成為亞軌道商業(yè)飛行領(lǐng)域第一位搭乘自家飛行器前往太空邊緣的企業(yè)創(chuàng)始人。9天后的7月20日上午9時，貝索斯搭乘旗下公司藍(lán)色起源的飛船“新謝潑德號”進(jìn)行了該公司的首次載人飛行。鋼鐵俠馬斯克雖然在當(dāng)時還沒有進(jìn)行太空旅游的明確計劃，但他也曾提到過，將來某一天會坐著SpaceX的飛船上火星。
圖源：SpaceX
航空探索，火箭先行無論是帶著國家任務(wù)的航天****，還是能滿足普通民眾飛天夢想的太空旅游，人類對太空的探索正帶動以火箭****為代表的航天航空技術(shù)的發(fā)展。以SpaceX為例，數(shù)據(jù)顯示，該公司在2020年完成了26次****，在2021年創(chuàng)紀(jì)錄地完成了31次任務(wù)。到了2022年，SpaceX的****清單共有52次****計劃。在不久前，馬斯克曾表示，SpaceX的目標(biāo)是在2023年完成100次****任務(wù)。不過，火箭行業(yè)不是一個環(huán)境友好的行業(yè)，尤其是超氧化物和高氯酸鹽等有毒化學(xué)物質(zhì)和大量太空垃圾，都會對地外空間造成不小的污染。針對污染最大的火箭燃料，目前有四種主要的不同路線：固體、液氧煤油、液氧甲烷、液氧液氫。此前常用的四氧化二氮與偏二甲肼，由于污染量較大，正在逐步減少中，走向無毒無污染已成為大趨勢，比如長征七號、長征八號、SpaceX ****的獵鷹九號均使用液氧煤油燃料，SpaceX 研發(fā)的 Starship 則在使用液氧甲烷。在2016年，Space X研發(fā)的“獵鷹”9號火箭在****成功之后實現(xiàn)海上回收，標(biāo)志著可回收火箭技術(shù)的重大突破，可回收重復(fù)利用火箭成為航天運載領(lǐng)域的熱點。如今獵鷹 9 號已成為商業(yè)****進(jìn)入地球軌道的主力火箭，得到了商業(yè)、科學(xué)和國防領(lǐng)域人員的高度信任。據(jù)悉，為了使火箭行業(yè)走向環(huán)境友好，微軟聯(lián)合創(chuàng)始人比爾·蓋茨（Bill Gates）所創(chuàng)立的清潔技術(shù)基金 Breakthrough Energy Ventures 曾在去年領(lǐng)投一輪 6500 萬美元的融資，以支持位于美國華盛頓州肯特市的斯托克太空（Stoke Space）公司開發(fā)新型完全可重復(fù)使用的火箭。中國曾參與長征一號火箭研制的老專家韓厚健也曾指出，可回收重復(fù)使用是火箭運載技術(shù)發(fā)展的趨勢，未來10年到20年內(nèi)，可能是一次性火箭、部分重復(fù)使用火箭和重復(fù)使用火箭并舉的時代。
圖源：unsplash“可回收火箭”作為航天航空領(lǐng)域的一項突破性技術(shù)，在2016年入選《麻省理工科技評論》“全球十大突破性技術(shù)”?？v觀過去20年的“全球十大突破性技術(shù)”，航天領(lǐng)域的發(fā)展促進(jìn)了能源和材料領(lǐng)域的技術(shù)變革，新型的材料也在航天器上大放異彩。比如太陽能電池最早被安裝在人造衛(wèi)星上，航空航天領(lǐng)域的巨額資金投入使得太陽能電池技術(shù)快速發(fā)展。在能源危機(jī)后的幾十年時間里，科研人員在太陽能電池領(lǐng)域不斷進(jìn)行技術(shù)革新，取得了許多突破性的進(jìn)展，發(fā)展了一系列新型太陽能光伏電池。“太陽能熱光伏電池”也在2017年入選“全球十大突破性技術(shù)”。從可回收火箭到太陽能熱光伏電池，從超級星座衛(wèi)星到超高精度定位，對航天航空領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行精準(zhǔn)而成功的預(yù)測，在過去的二十年中屢見不鮮。 *博客內(nèi)容為網(wǎng)友個人發(fā)布，僅代表博主個人觀點，如有侵權(quán)請聯(lián)系工作人員刪除。
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