哈利波特的重型玩具 能把275吨重火箭带上天
美国的科技大佬们向来有投资太空产业的传统,认为征服太空才是身份地位的终极象征。相爱相杀的马斯克和贝索斯比赛造火箭,但说到底,他们的火箭还是得依靠地面发射台。
这回,微软公司联合创始人保罗·艾伦玩儿了个大的。他投资的全球最大飞机StratoLaunch前几天在加利福尼亚莫哈维下线,这架飞机载着艾伦的雄心,要把火箭发射台从地面搬到空中去。
保罗·艾伦在工厂与正在组装中的StratoLaunch合影。
真的要在空中发射卫星和火箭?
StratoLaunch,直译为“同温层发射”(这里科普一下,同温层是平流层里温度最低且变化很小的区域,范围在地表上空10-50km,民航飞机大多飞行于此层,以增加飞行的稳定度)把发射地点搬到了离地35000英尺(约10668米)的高空。
StratoLaunch双机身中间可以外挂火箭或者飞行器,载着它们一起飞到高空后,再向轨道发射。
除了凸显“一山更比一山高”之外,艾伦认为这种发射方式比传统的地面发射会便宜很多:火箭搭“顺风机”升空可以节省大量推进剂;如果火箭从地面发射,速度快温度高,火箭不仅要更坚固还得强化隔热层。在空中发射火箭,所需速度比地面低10%-15%,这意味着对火箭的强度要求随之降低,而且火箭一部分用不上的功能还可以简化。
此外,空中发着火箭所需的准备时间要比地面少很多,可以灵活地选择经纬度不同的发射场。
空射运载火箭的概念早已有之。上世纪90年代,NASA用B-52轰炸机改装的“发射平台”将飞马座火箭发射升空,当时的火箭是吊挂在机翼下方。后来,一架L-1011改装的客机也执行过发射任务。
L-1011 三星运输机搭载飞马座XL 火箭起飞。
近来,中国打算把国产大运“运20”也改装一下,并研发一款适合“运20”带到空中发射的火箭。但相比于专为空射火箭而生的StratoLaunch,B-52和运20毕竟会受到基于现有机型改装而产生的种种局限。
长相奇怪才能凸显高科技
制造这架飞机的是“缩尺复合材料公司”(Scaled Composites),公司创始人是如今世界上最著名的飞机设计怪才伯特·鲁坦。他设计的飞机都走在科技的前沿,长相也都很high-tech。
这是美国国家航空航天博物馆收藏的五种鲁坦制造的飞机。(图片来源:空军之翼)
双机身人家很早就有在做了,而且这架“回旋镖”(Boomerang)的两边还不对称。据称,这款五座双引擎轻型通用飞机的经济性和安全性能都高于同类飞机。
著名的“太空船一号”,采用火箭发动机为动力,首次实现载人单极近空间飞行。值得一提的是,保罗·艾伦为这架飞机的制造赞助了2500万美元。
是的,长相奇怪在某种程度上体现了科技水平之高。Stratolaunch也有两个机身,机上可配三位机组人员包括两名飞行员和一名工程师,目前只有右侧机身可以操纵飞机,并在空中实现火箭发射。
StratoLaunch在机翼、机身上大量应用的复合材料,称得上是目前最大的复合材料飞机。在大家还并不了解复合材料的时候,鲁坦牛已经很有研究了。后来,他还研制过几种全复合材料的公务机。
六台发动机都是747同款,但飞机的发动机、起落架、航电设备和一些边边角角的零部件,都是从两架美联航的波音747上“淘”来的。
StratoLaunch还有个昵称叫Roc“巨鹏”,曾出现在《一千零一夜》和《马可波罗游记》中。相传,“巨鹏”体积巨大,可以用爪子拎起一头大象;它们还有十分宽阔的翅膀,完全展开时足以遮蔽日月。
这个昵称对于StratoLaunch来说确实贴切,它翼展117米,是目前世界上最大的飞机。
StratoLaunch翼展为385英尺(117米)。相比之下,休斯H-4大力神的翼展为320英尺,波音747-8的翼展为225英尺。
StratoLaunch空重250吨,略低于空客A380(空重276吨)和安225(285吨),但这已经足以让它荣登美国重型飞机之首了,波音747-8的空重只有大约197吨。因为飞机太重,所以StratoLaunch一共装了28个轮子。
几周前,机械师才将支撑着飞机的三层脚手架移走,让全部重量压在这28个轮子上。
StratoLaunch的最大起飞重量接近590吨,比能搭载550名乘客的A380还略胜一筹。除了自重外,它能在载113吨油的情况下,再外挂一个275吨的火箭。
2019年首次执行卫星发射
保罗•艾伦在2011年萌生了要搞StratoLaunch的想法,当时马斯克的SpaceX和贝索斯的蓝色起源已经在可回收火箭的制造上有了些眉目,可大大降低现有的火箭发射成本。
在这几年里,商业卫星发射这笔买卖一直在变。还好后来风口转向小型卫星发射,这给艾伦带来了绝佳的机遇。空射火箭和卫星在成本上和灵活性上都是最合适的。
但仍有很多人不看好Stratolaunch,认为它尺寸太大,进展速度一再推迟(此前Stratolaunch预计2016年底完工,现在拖了大半年才下线)会跟不上行业的变化速度。但SpaceX刚开始要制造可回收火箭的时候,也不是人人都看好。何况Stratolaunch的团队已经给出了具体的时间表。
在接下来的几个月里,Stratolaunch要在莫哈韦完成地面测试、发动机试车、滑行测试以及首飞。
Stratolaunch将在几个月后首飞,最快于2019年首次执行发射卫星任务。
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