技术十分先进的航天飞机,为什么最终被美国淘汰了?
航天飞机项目最初的目的是什么?是打造一种可重复使用的航天飞行器,以此压低单次发射成本。但讽刺的是,在项目初期验证阶段,整个项目里没有一个人考虑到了保养成本,这也是为什么造出来后各种经费超支。包括后面发生的挑战者号事故从某种角度来说也是因为经费紧张而砍掉了一些不该砍的保养而导致的。这也不能全怪NASA,毕竟当时政治环境就这样,按照大佬的自述,航天飞机研发阶段NASA就已经经历了经费跳水式的缩减,在研发进入B阶段的时候更是被国会老爷们以50比50的投票差点砍掉,还是副总统最后出来站台保住了项目。
所以初期研发经费不足加论证出错,后期运营经费紧张,加上完完全全一个新的概念,使得美国航天飞机计划变得十分鸡肋。为什么鸡肋?一来航天飞机保养飞上天,NASA每年的经费供不起航天飞机,减少发射次数吧,日常载人飞行任务还得继续,毕竟美国当时就这一种载人航天飞行器,而且发射次数少的话单次发射成本还要高。二来不能提前退役,因为你把航天飞机退了载人任务就无船可用了。新造飞船更是不可能,钱已经全给航天飞机了,实在挤不出余粮了。你看航天飞机退役后NASA都造不起新船,只能租俄罗斯的。那时间到了今天,好不容易有了点钱,可以自己搞载人飞船了,你觉得NASA还会把钱投给航天飞机,重新跳进好不容易爬出来的经费恶性循环里吗?
谈完美国航天飞机,再来看看苏联航天飞机,暴风雪号是公认的各方面都优于美国的航天飞机项目。当时苏联科学家刚看到美国人的航天飞机项目的时候说的都是“S-B扬基佬设计的什么J-B玩意,这玩意能省钱我把液氧煤油当伏特加喝下去。”那为啥苏联后来还是搞了呢?因为军方要,军队一看你这玩意万一送个什么空间武器上去,或者带个咱家的卫星下来,那是防都防不住啊,不行,我们要有对等威慑,你们宇航局赶紧给我整个一样的。
正好当时能源号火箭已经在做了,附带捆架飞机的事情,而且军方给钱,何乐而不为呢?虽然大体上是照抄美国佬的设计,但因为事先充分了解了美国航天飞机计划所有潜在的问题,所以苏联的暴风雪号可以说是各方面都更加完美,发射成本更低,可靠性更高,外加自动驾驶系统可以实现从发射到返航全无人操作。这里简单介绍一下两款航天飞机的区别,美式航天飞机的布局是轨道飞行器、巨型外挂油箱和两个固推助推器组成,主发动机为三台RS20氢氧机安装在航天飞机上,这也是保养的一大重点难点。而苏联暴风雪号火箭和轨道器是互相独立的,所以不存在高昂的保养费,而且任务安排更加灵活,能源号火箭还能发射其他载荷啊。
但即便暴风雪号处处优于美式航天飞机,苏联人也确确实实只打了一架,绕了地球两圈华丽地落地,然后就当技术储备放起来了。据说原来是安排了第二架上天,结果没能赶在苏联解体前,所以就没了。解体后的俄罗斯么,别说暴风雪号了,连能源号都供不起,就都封存了。
综合来看,航天飞机大家都不再搞的原因主要有几下几点:采用可复用设计必然要有大量设计冗余,那就占了很大一部分的有效载荷,火箭发动机运力不够连飞都飞不起来。
需求,任何一个工业产品的最终价格都和产量程负相关,需求上去了,发射频次上去了才能降低成本。包括美国NASA的大佬也说,如果航天飞机的发射频次能翻个倍的话成本不会像现在那么难看。在六七十年代,人们大大高估了未来运力的需求,都以为太空时代将至,因此错误估计了未来的运力需求。所以如果人类真的进入大宇航时代,航天飞机不是不可能再现,并展现出其高超的性价比。