要想进行星际旅行,必须达到光速或超光速才有可能,企业号就是使用曲率引擎以光速行驶,但普通人类到底能否在光速运行下的战舰里存活还是个迷,现在的飞机10倍音速人就不行了,光速下的人能活?个人认为要想超光速巡航,人类必须首先进化一下才行,比如纯精神类体,不受肉体的束缚,或者半人半机器也行(生化机器人)。只有进化的高级人类才适合进行星际旅行。
中国“南天门计划”是真是假?
今年10月份的珠海航展上面,展出了一个让人惊掉眼球和下巴的南天门计划。
南天门计划的核心,是一艘超级巨型的宇宙飞船,名称叫鸾鸟。
根据展台给出的技术参数,“鸾鸟”号总长242米,翼展682米,空载重量47200吨,标准任务重量112800吨,最大升空重量122900吨,单级入轨高度42000公里。
如果猛一看的话,这个“鸾鸟”感觉就不真实,很扯淡,但是实际上这是该计划的第2次曝光。
第1次曝光是在2019年的空军开放日上,当时有媒体报道过。空军开放日里展出的东西都是以前不开放的,这说明这个计划绝对是早于2019年就开始实施了,是一个真正在做的项目。
所以“鸾鸟”是一个真实存在的巨型飞船计划。我们必须用力捏自己大腿一下,让自己保持清醒,然后再提一个问题:这玩意要怎么飞上天?
我们知道现在世界上最大的飞机就是乌克兰安东诺夫设计局的安225,最大的载重250吨,最大起飞重量650吨。
飞机之所以不能造的特别重,是因为升力来自于机翼上下翼面的气压差。但是地球空气最大的压力是1个大气压,所以上下翼面最大气压差就是1个大气压。实际上还远远达不到1个大气压,所以飞机的起飞重量是有限制的。
如果要制造特别巨大的飞机,就是要提高空气的密度,提高海平面的大气压力,但是这是不可能的,我们不可能改造地球。只有金星地表有100个大气压,在这种情况下,安225这样的飞机也许可以做到6万吨。
很显然,仅仅靠空气动力学,鸾鸟号是不可能飞起来的。
当然,空气动力学举升飞行器不是唯一的方案。除此以外,还可以像火箭那样用喷气推进系统。
但是化学火箭的极限是1万吨,而且进入太空的载荷,只是整个重量的5%不到。为了以最小的代价进入太空,火箭必须把用过的推进系统抛弃掉,这就是所谓的多级火箭。
我们以长征五号为例,最大起飞重量870吨,最大推力1000吨,只能把25吨荷载送入地球近地轨道。
美国曾经搞过一个猎户座计划,用原子弹作为动力,把宇宙飞船炸上天。
猎户座飞船呈圆柱形,用巨大的液压减震柱和推进盘相连接。飞船中部有一根释放管,通到推进盘中央。从释放管释放核弹,在推进盘后25米爆炸。利用原子弹释放的巨大能量,理论上可以举升10万吨级别宇宙飞船。
但实际上,光靠原子弹还不行,因为要产生推力,必须要动量,所以在释放原子弹的过程中,还必须扔出去一些塑料盘,让原子弹爆炸产生能量把这些塑料盘融化,形成高温的等离子体,才能够推动飞船。
很显然,鸾鸟号跟猎户座飞船的外形差别极其巨大,所以不可能靠原子弹爆炸反冲力推进。
既不可能靠空气动力学飞行,又不可能靠反冲力飞行,鸾鸟号的推进系统一定非常特别。
即使在科幻电影中,神盾局的飞船也需要4个巨大的风扇提供举升力,相当于垂直起降,但是鸾鸟号上也没有这样的设备。而且鸾鸟号要进入距离地表42,000公里的宇宙空间真空环境,风扇不起作用。
这种想不到答案的问题,只能到型号的展板上去找,还好这上面列举了11项关键技术,分别是:第1项,超大型构件精密总成技术;第2项,大型变循环引擎矩阵控制技术;第3项,大功率定轴式力场驱动技术;第4项,多机空间协同补给回收技术;第5项,综合仓室环境循环技术;第6项,定向能量护盾防御技术;第7项,结构自主修复技术;第8项,综合空间战场态势监控;第9项,高抗损多回路能源再分配技术;第10项,超距综合指挥技术;第11项,超大质量飞行器起降技术。
这11项里面,第2项是变循环引擎,说明飞行仍然要靠喷气推进,所以才会做成这种飞翼结构,而且还要在大气层中进行翼面操作控制航向,所以飞船有方向舵。
第4项,应该是针对鸾鸟号搭载的无人飞行器。
第5项,应该是指鸾鸟号维持人类生存环境。按照鸾鸟号的体量,应该有相当数量的操纵人员,维持生命的水和氧气等需要循环再利用。
第6项定向能防御罩。看起来很科幻,实际上在现实世界中是存在的。
就比如说超强磁场就可以粉碎一切物体,因为强磁场会把原子电子云的形状拉长。超过1万特斯拉的磁场,可以把原子核外电子云拉成一根长条,像针一样的形状,能够粉碎一切结构。
第7、8、9、10、11项都是比较容易理解的。
这里着重要讲的是展板上的第3项,大功率定轴立场驱动技术。这是啥?这是从来没有听说过的概念。
我们知道大自然中的基本力是电磁力、弱护作用力、强护作用力以及引力,那么它这个力场到底是指什么?
最大可能就是引力场,也就是说通过改变飞船周围引力场来抵消地球引力,才能够让庞大的飞船升入太空。
鸾鸟飞行器上有4个显著结构突出在表面,这个可能就是引力场驱动部件。
根据展板上的介绍,卵鸟号的能源是两组VCN-1-Ⅳ机载聚变反应堆。
推进系统为38台kd-79bv复合引擎。盲猜一下,开头这个kd代表的就是“空中和地面”。也就是说在太空中也可以用,进入大气层中也可以使用。 bv为代表变循环和垂直起降。说明引擎可以喷口朝下,具有矢量控制装置。
这又是一种汉语拼音和英语混合的编码方式。因为垂直起降如果按照拼音是C开头(和前面的编码有重合),所以只能用英语的V字来表示。
另外还有12组LC-1型力场驱动装置。 LC是力场的拼音缩写,这是飞船能够从地面升空的关键。
根据展板上的介绍,鸾鸟号使用的武器是4具高功率粒子扩散炮,16具高能脉冲激光炮,42组大型多用途导弹垂直发射单元和12组机载弹道导弹发射机构。
除此以外,鸾鸟号还要搭载多具小型无人飞行器。
根据展板上介绍,鸾鸟空载重量、满载重量之间有75,000吨的质量差,这75,000吨是什么?应该说,除了武器以外,大部分是喷气推进燃料。
我们在这里对鸾鸟号做一个总体的评价:使用反引力技术升空,使用喷气推进系统移动的超巨型宇宙飞船。
上述列举的11项关键技术,只有第3项是核心中的核心,属于超地球文明的技术。
反引力技术从来没有听说过,也许中国科学家已经取得了理论物理上的突破,也许三星堆考古队挖掘到了远古超文明留下来的碎片,但是秘而不宣。
总之,鸾鸟号是存在的,是90%的地球技术加10%超文明技术的混合产物。
中国“南天门计划”是真是假?如果是在漫威展上看到这个计划,大家都知道这一定是假的,但在珠海航展上展出的“南天门计划”中的“鸾鸟”大型空天战略载机平台“鸾鸟”,却有些让人懵逼,因为珠海航展可不比漫威展,那里面站出来的家伙都是已经实现或者即将实现的,“南天门计划”到底是真的吗?
大型空天战略载机平台“鸾鸟”究竟有多夸张?仅凭展台上的模型,估计大家对这个玩意儿的印象也就是一架大型飞翼飞行器,但展台一边的数据则显示,这架飞行器的数据实在非常吓人!
“鸾鸟”号总长242米,翼展682米;空载重量47200吨,标准任务重量112800吨;最大升空重量122900吨,单级入轨高度42000公里;这不就是现代航母的参数么,比如尼米兹级的乔治·H·W·布什号航母的长度为332.8米,宽度为76.8米,排水量为10.2万吨,这架巨型飞行器的满载重量远远超过了尼米兹级的航母,而且它还能飞,到底是什么鬼?
当然很多媒体也以语不惊人死不休的角度深度解析了这架飞行器,但角度却实在不太令人舒服,因为从全球最大的飞行器安-225的参数:最大起飞重量640吨,货舱最大载重250吨,充其量也就600多吨的级别,很明显千吨级都达不到,却试图解读中国将实现十万吨级飞行器。
局座早在10月25日就已经做了澄清说明:
“南天门计划”是中航环球文化专门为本次空军开放日打造的实景沉浸式体验活动,以未来科幻题材的模式,进行航空航天知识的科普。
简单地说就是一个游戏,也就是中航环球文化传播有限公司创造的“AVIC宇宙”中的故事情节,除了“南天门计划”“鸾鸟计划”外,还有“天行计划”,和“漫威宇宙”一样都是可能打造成大IP的沉浸式体验游戏,未来也可以改编成电影,而从我国近几年来电影制作水准的提升,距离这天也不会太远。
以现代科技而言,要实现南天门计划,距离有多远?南天门计划中的鸾鸟号是一架能直接入轨的飞行器,从现代技术角度来看,飞行器从地面到达近地轨道的技术一般有如下几种:
火箭直接将载荷送入轨道空天飞机从机场起飞直接入轨第一种大家应该非常熟悉了,原理很简单,以自带氧化剂与燃料的火箭发动机,燃烧从发动机喷口喷出,以反作用力向前飞行,由于自带氧化剂,因此也可以在真空状态中燃烧,因此它可以一直用一种发动机推进入轨。
入轨速度要求则是第一宇宙速度也就是7.9千米/秒,这是绕地圆周速度产生的“离心力”与重力相等的速度,使得航天器可以在轨运行,因此它必须在卡门线以上,也就是100千米以上,但此处仍然有大量空气分子,一般的轨道高度至少在300-400千米(仍然有空气阻力,经常需要轨道维持)。
从火箭与载荷之间的悬殊差异,可以知道火箭是非常不经济的,比如CZ-5B(长征五号B)的近地轨道载荷(一般指空间站高度轨道,高度大约400千米左右)25吨,自身重量为880吨左右,那么按比例算,“鸾鸟号”空天母舰发射起飞的总质量为4,326,080吨,也就是430万吨左右,这个级别,一次就把全中国十多天的车用油给烧了。
空天飞机有可能吗?
从“鸾鸟号”的外形来看,这是一架适合在大气层内飞行的飞行器,因为它的机翼长度远超机身长度,这是飞翼的典型气动外形,而且这个梯形翼也无法适合高超音速飞行,因为想要进入近地轨道,速度是必须的,即使它在起飞时穿越大气层也需要超高音速。
高超音速飞行器飞行时的温度分布图
空天飞机的发动机有几种模式,第一种就是吸气式涡喷或者涡轮风扇发动机,这种发动机按关键指标是推重比与油耗,假如算比冲的话大得令人发指,因为它可以利用大气层内的氧气,并且风扇可以吸入大量的空气排出变成推力。
起飞后高度与速度增加,普通的吸气式喷气发动机不再适合,那么需要切换成冲压发动机模式,继续到超燃冲压,马赫数在6~10以后,此时飞行器的高度在60千米左右,已经达到大气层边缘。
之后由于空气稀薄难以再利用大气层中的氧气,那么此时就需要开启火箭发动机,继续将飞行器加速,直至它达到第一宇宙速度入轨。
从这个过程中,飞行器会在大气层中经历至少10马赫以上的速度,这种速度下的飞行器气动外形有很多种,但绝不是飞翼,所以鸾鸟号以这种方式是不可能飞出大气层的,会在高超音速的激波作用下解体。
相比较而言,这种巨型天基母舰还是有可能实现的
有没有新体制的发动机可以保证鸾鸟号飞出大气层?
相信很多朋友都想到了核动力火箭,这不是巧了么,2021年10月22日福克斯新闻报道,美国国家航空航天局(NASA)官员20日在听证会上称,为应对中国在航天领域的崛起,美国需要核动力航天器才能与之竞争!
这就是核动力火箭,它的比冲是当前最高的比冲氢氧机的2倍左右,尽管比冲增加了,但对于百万吨级的燃料就算降一半又如何呢?而且如此大推力的火箭,需要多大的核反应堆?一旦坠毁产生的天量的核污染,估计地球上就不用回来了
有可能实现的几种发动机模式
首先就是核聚变发动机,这种聚变发动机低污染或者无污染,当然用磁约束核聚变方式显然是不行的,那个需要强大的磁场,需要超导磁铁来实现,质量太大了。
可以用作推力火箭的核聚变发动机一定是惯性约束,也就是激光打在燃料标靶上产生核聚变反应,其强大的能量释放推进飞行器前进,那么大约需要多少质量的核聚变燃料才能将其推到近地轨道呢?下面来个简单的比例计算:
1克的质量完全转换为能量约相当于2万吨TNT当量;
煤油的热值大约是TNT的十倍;
鸾鸟号起飞到近地轨道大约需要430万吨煤油,也就是相当于4300万吨TNT的能量;
假如换算成质能转换的话需要2150克的质量完全转换为能量;
按聚变反应普遍为7‰质量亏损计算,那么需要307千克核聚变燃料,或者正反物质各1075克,看起来确实不多,但这技术实现可就难了。
反重力与空间曲率发动机
从现在意义上来看,反重力发动机似乎并不存在,不过好莱坞大片以及《三体》中描述的曲率或者曲速发动机就能实现这个,因为重力效应按广义相对论来解释,它就是质量扭曲空间的结果,而曲率或者曲速发动机扭曲空间后的弹性维持飞行器“前进”。
所以可以制造出一个空间的膨胀与拉伸产生的“牵引力”与地球与飞行器之间的引力相等的空间曲率场,这不就是反重力技术了么?只是可惜的是这俩大神连影子都还没有呢。
火箭有一个巨型整流罩,所以飞行器是啥气动外形是不敏感的,因此鸾鸟号可以用火箭送出去,只是代价实在是太大了,但它无法返回地球,因为气动外形不适合高超音速飞行。
空天飞机模式也不适合,原因是其气动外形结构,核动力同样不行,包括后面的核聚变(也许50年内可以实现),最后的空间曲率发动机不在意外形,是可以实现的,但八字都不知道从哪开始写。
结论很简单,就算实现空天飞机,也不会长鸾鸟那个样,这玩意儿真的只能存在于游戏中。