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磁悬浮助推发射步骤示意图

  3月31日,“长征三号乙”运载火箭成功将亚太7号通信卫星送入预定轨道,长征系列运载火箭为我国的航天事业立下汗马功劳,这已是其第159次飞行。

  离开火箭能否发射卫星或者其他航天器?日前,北京航空航天大学的杨文将博士提出,借鉴航空母舰的弹射技术和磁悬浮列车的高速运动技术,把航天器像用弹弓一样弹射到太空去。

  这个奇思妙想已被杨博士写进《航天运载器磁悬浮助推发射技术的悬浮与气动问题研究》的论文,该论文日前获2011年全国优秀博士学位论文提名。

  这种发射系统有可能改变太空游费用高昂的局面,让普通人也能上天。

  揭秘

  北京航空航天大学宇航学院的杨文将博士日前接受本报记者采访时表示,他研究的这种叫做磁悬浮助推发射系统的航天器发射装置,其发射原理类似于目前航母广泛使用的弹射器。

  发射航天器时通过弹射器的拖拽,提高飞机起飞的初始速度,从而缩短起飞距离,或者在同等起飞距离下增加飞机的装载量。

  这个助推系统的磁悬浮动力原理则类似于目前日趋成熟的磁悬浮列车。目前磁悬浮列车的运行就是通过一系列的能量转换将电能转换为动能,驱动依靠磁力悬浮在轨道之上的列车前进。由于列车悬浮于轨道之上,因此其只接受空气阻力,所以可以使列车时速达到500公里以上。

  杨博士介绍,采用这种技术发射时,要先将航天器水平连接在磁悬浮助推模块上,助推模块为航天器提供强劲的动能,使其在十余秒内从静止加速到时速1000公里,相当于从北京到上海只需要两个小时,而这个速度还是在十秒钟内完成的。

  随后,航天器自身的发动机点火,继续加速并与模块分离,进入爬升轨道奔向太空。

  效率提高 不像航天飞机“卸磨杀驴”

  乍看上去,这种发射方式好像是用一个硕大的“弹弓”把航天器“弹入”太空。“如果投入使用,比传统的垂直发射方式有很多好处。”杨文将说。

  首先,水平发射方式将会让航天员感觉更舒适。从起飞的姿态到加速到1000公里时速,航天员感受到的“推背感”与普通飞机并无太大差异,这样就能让并非“钢筋铁骨”的普通人也有体力飞上太空,为太空游铺好路。

  其次,这样的加速方式可以减少航天器发射时的燃料损耗,从而腾出空间装载更多的搭载物,提高单次飞行的效率。

  同时,这种发射方式,有助于航天器外形的优化,使之更贴近普通飞机,进而简化了保养与发射准备程序,多次飞行的间隔可以有效缩短并可以控制,为“定期航班”创造了可能。

  相对于“一次性”的多级火箭,或者每次都要“卸磨杀驴”丢弃助推器的航天飞机,使用这种方式的发射系统与航天器均可以多次循环使用,而且几乎没有抛弃物。虽然建设初期的一次性投入,预计高于传统的发射塔架,但总使用效率却陡然提高。

  故事

  超导实验 保温桶发生爆炸

  为了降低实验成本,杨文将想尝试自己动手来做这个磁悬浮设备。磁悬浮设备的实现要靠超导材料,而实现超导的核心就是保持低温。

  杨文将首先想到的是利用铜来装液氮,从而对超导材料进行保温。杨文将请来一位专业师傅焊制出了一个像电饭煲一般大小的铜桶,然而液氮导入铜桶后,却一点一点地往外漏。

  铜桶失败了,杨文将突发奇想,何不尝试一下不锈钢的保温桶呢?

  杨文将随身带着磁铁,走进各大超市和金五星卖场,购买纯不锈钢的保温桶。每看到一款不锈钢的保温桶,杨文将就用磁铁靠近,看看是否会被吸住。“如果有杂质,用磁铁一吸就知道。通过这次买材料我发现,市面上很多不锈钢都不纯。”杨文将无意中发现这样一个秘密。

  终于,杨文将买到了一款不锈钢的保温桶。他兴奋地回到实验室,一点一点将液氮倒入。

  当他转身与实验室的工作伙伴讨论接下来的事宜时,突然“嘭”的一声响,保温桶爆炸了,所幸的是他和同伴当时离得较远,没有受伤。

  经历了两次失败,杨文将放弃了自己寻找材料的想法,向中科院一些更加专业的实验室求助,并与之签订合同。

  航天器发射 “嫁接”航母和磁悬浮技术

  意义

  空间飞行跌身价 普通人能圆太空梦

  有关专家表示,关于借鉴磁悬浮列车和航母弹射器技术进行航天器发射的设想具有开拓性。

  在航天领域,一种新技术从提出设想到用于实践,要经过很长时间的研究、实验、论证,如果磁悬浮助推这种发射方式能够实现,其几乎没有抛弃物,废气排放量也比较少,所以环保性能格外突出。

  据了解,航天飞机在2011年黯然退役的主要原因在于运营成本过高,如果磁悬浮助推系统成为现实,就有可能让空间飞行价格大大降低,普通人也能圆太空梦。

  ●纵深阅读

  从上世纪80年代初期开始,很多国家提出了自己的航天、空天飞机计划。比如欧洲空间局的赫尔墨斯(Hermes)航天飞机计划,英国的霍托尔(HOTOL)空天飞机计划,德国的桑格尔(Saenger)空天飞机计划等,因资金和技术限制,目前各国的航天飞机计划不是无限期的滞后,就是被取消,美国的航天飞机2011年退役。

  2011年英国空天飞机“云霄塔”通过概念设计和重要的技术审查关,研发还处在早期阶段,普通人要坐它上天至少还需要等上10年。