有哪些方法可以降低发射成本(Some Ways to Decrease Launch Costs)?

发射到太空一直是非常昂贵的。一个典型的发射成本是每磅有效载荷5000到10000美元。发射一颗1000磅(450公斤)的卫星需要花费1000万美元。自从我们开始向太空发射东西以来,科学家们一直在集思广益,以降低发射成本,向更多的公...
发射到太空一直是非常昂贵的。一个典型的发射成本是每磅有效载荷5000到10000美元。发射一颗1000磅(450公斤)的卫星需要花费1000万美元。自从我们开始向太空发射东西以来,科学家们一直在集思广益,以降低发射成本,向更多的公司、政府和个人开放这一前沿领域。然而,迄今为止进展甚微;,重复使用轨道飞行器和助推器火箭,试图降低发射成本。太空发射的一个组成部分是燃料。每发射一磅有效载荷进入低地球轨道,就需要25-50磅燃料。典型的火箭是由液氢和氧气混合燃料,它们都必须使用许多吨的低温冷却设备保持在非常低的温度下。把火箭想象成一个非常昂贵的高楼大小的冰箱。1969年阿波罗11号任务期间,美国宇航员巴兹·奥尔德林在月球上行走。为了降低发射成本,一种方法是制造更大的火箭。由于规模经济,大型火箭的每磅成本往往低于小型火箭。然而,这仅限于此。大型火箭可以将每磅的发射成本降低两三倍,但也不多,因为月球的表面重力比地球低,所以它可以作为未来低成本深空任务的中转地。最有希望大幅降低发射成本的途径包括有效载荷在上升过程中不需要携带燃料的解决方案这是传统火箭发射中最昂贵的部分之一——火箭不仅需要携带足够的燃料来推动有效载荷,而且还需要携带剩余的燃料上升。大气层底部是最密集、最昂贵的能源导航区,但这也是火箭本身最重的地方,需要非常大的燃料箱。一颗1000磅(450公斤)的卫星发射成本超过1000万美元。对于无燃料或低燃料的太空发射,有几种建议。一种是在升空的第一阶段使用吸气式发动机(ramjet),使用大气中的氧气作为氧化剂,而不是船上的氧气。这是第一艘由私人公司建造的太空船"一号"采用的方法。另一种更具未来感的方法是建造一个电磁加速器或轨道炮,将有效载荷发射到轨道上。不幸的是,从轨道炮发射到轨道上的大多数有效载荷都会经历至少100个重力的加速度,足以杀死人类。因此,如果为太空发射建造电磁加速器,它很可能只用于运送补给,如水或钢铁,如果要建造一个更大的卫星发射轨道,那么每一个卫星发射所需的成本甚至要比建造一个更大的卫星轨道所需的成本更大,目前已知的唯一强度足以用于这种电梯而不会在重力作用下倒塌的材料是碳纳米管。目前,碳纳米管的价格约为每公斤25000美元,或每吨2500万美元即使制造一个种子太空电梯也需要20吨左右,以目前的价格,这将花费5亿美元。这是相当昂贵的,但纳米管的价格正在下降,许多科学家认为,到2020年建造太空电梯在经济上是可行的。使用;当先锋号和航行者号探测器通过木星到达土星时,重力辅助可以用更小的火箭发射。
  • 发表于 2020-09-07 11:10
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  • 分类:科学教育

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