這是很多年前提的一個問題,陸陸續續也算有人回答,那麼結合最新的技術發展,明確幾個核心點:

a.基礎技術-真空管道和超導,這在下一代高速運輸系統不管是國內還是馬斯克的高鐵都已經做出一些原型

高超音速超然衝壓發動機-國內已經有600秒的運行成功試驗

b經費與經濟發展模式-類似馬斯克的高鐵、spacex,充分利用概念調動商業投資和概念論證潛力

c利用地形-類似fast和阿雷西博,利用低緯度西向東盆地,充分利用地形和地球自轉獲得速度

d經濟性-第一步可能不需要建立能直接獲得第一宇宙速度的電磁軌道,比如利用合適的山地地形,建設大約幾十公里的環山真空管電磁軌道,將穿梭機加速到超音速,穿梭機啟動超然發動機到臨近大氣層啟動氫氧機入軌,穿梭機可重入大氣和重複使用,這樣省去了類似獵鷹的一級火箭,利用這一基礎建設和補給低軌道深空門戶,再進一步完成深空探索。

一下為原提問

-----------------------------

現在的超導磁懸浮技術和高鐵、電磁炮之類的電磁驅動技術基礎應該比以前有很大進步了,如果選擇在雲貴高原之類的低緯度高海拔地區,利用足夠長的軌道加速,利用地形建設一定角度的發射軌道,實現較高的初速度和高度,然後大氣層內啟動類似X37B的衝壓發動機繼續加速,最後使用火箭點火送入軌道,這樣能否實現更便捷和低成本高頻次的發射任務?


上世紀電磁軌道技術剛出來的時候就做過了

然而

  1. 建設費用太貴。這年頭高能所一個對撞機都要被雲科學家們批鬥半天,建這樣一個電磁彈射軌道這幫人怕不是要把天給掀下來了。另外末端發射系統無法回收,像你說的那些衝壓發動機、火箭,要麼最後得留在軌道上,要麼得直接墜毀燒毀在大氣層里,反而降低了電磁軌道後期發射單價低的優勢。
  2. 大氣阻力擺在那裡。你無法想像將一個物體加速到音速是件多麼麻煩的事情,飛機和火箭好歹還可以自由地飛,偏航了修正過來就是。而如果什麼東西在這軌道上因為氣動力出什麼幺蛾子,代價可能是廢掉整條軌道。樓上有個說把空氣抽掉就好了,你把整個大氣層抽掉試試?你想全人類穿宇航服嗎?建真空管道可以,可一條伸出大氣層的真空管道??錢你出?比珠峰高几倍的管道被高層大氣變幻莫測的風向吹歪了,你來扶?在月球上建這玩意倒是可以,畢竟沒有空氣,可是建築材料和部件怎麼送上去?還不是要花費高昂的傳統發射方式。要保證工程進度,要麼得自動化,要麼得靠工人,前者設計上花錢,後者衣食住行都要花錢,更別提沒幾周就得來發送材料與補給的土五/德爾塔重型/獵鷹重型/長九。
  3. 加速度。現在火箭發射最多10個G,結構工程師已經掉頭髮了,現在用更大的加速度把載荷用電磁軌道射上去,我不知道這會對載荷、承載載荷的結構、末端發射裝置等提出什麼樣更苛刻的要求,我只知道在這群結構工程師工作的地方附近假髮與生髮水又要大賣了。


大氣層是進入宇宙的絆腳石.

電磁軌道加速,在地球上不可信,空氣阻力太大了.

如果是在月球,那麼:

1.環繞月球一圈,修建電磁軌道.

2.軌道加速非常達到1.6公里/秒,第一宇宙速度,再快就會飛出去,所以軌道這時就應該是在飛船的上方,飛船內部上下重力方向相反.飛船被上方的軌道壓住,避免飛船飛離月球,可以繼續加速.

3.以深海液的設定加速度,120G,可算出環繞月球電磁軌道的最終速度高達45公里/秒,到達地球是0.1天,到達火星只需15天,到海王星只需3年.不過到太陽系之外還是太慢了,最近的恆星4.3光年,耗時2.9萬年.以上沒有考慮減速和變向.

地球上就不要想了,第一宇宙速度7.9公里/秒,空氣阻力能讓飛船直接散架.或者搭建足夠高的發射塔,50公里高?


不能通過加長發射軌道長度來避免加速度過大的缺陷嗎?

我覺得是可行的,一條50公里長的直線軌道,後段上翹60度角。8g加速度,末端速度可以達到2.8km/h,可以節省火箭60%的燃料,或者整個一級助推器。如果想要大規模太空建設,未必不是一條可行的路。


G值太高,發射的(衛星、飛船)受不了。經過大氣層時,由於初始速度高,摩擦生熱的問題太難解決。而且電磁軌道發射的軌道是拋物線,到了太空中,衛星還需要攜帶額外的動力裝置才能入軌。顯然,這種方式還是太複雜了。只能在月球這種沒有大氣層的環境發射比較划算。


偶然翻到了到這個問題,上面的人把主要的都說了,之所以沒什麼下文其實因為早就權衡過成本了。舉一些例子:加速軌道出口高度1-2KM?10KM?大於25KM?出口傾角?(顯然高度越高就可以越平,但成本會陡增)還有就是單次彈射的最大質量,或者說驅動功率(總不能不能把軌道壓塌了)加速段要不要抽真空?多大的管徑?驅動器和器饋線怎麼安裝?(這些東西都有重量,可能要裝在幾千米高的人工結構上)所以最大的成本應該是在支撐結構上。在載荷,任務目標都不明確的前提下,可想要申請預算是一件多麼困難的事。短期內太空旅行,喪葬恐怕都比這更來錢。當然我覺得也不是完全不可能。只要靠宣傳和論證,使它成為現階段人類文明的某種最高的政治正確,比如鼓吹說這是邁向一類文明的必經階梯,能一勞永逸的解決能源-環境困局,誰反對誰就有罪...等等,等到聲勢造大了就有機會重新正經的討論這件事情了。

先申明我不是相關領域從業者,也沒有很深的理解或學問,我就是這麼想的,希望合乎您的期待。


推薦閱讀:
相关文章