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造出宇宙飞船需要什么(现在能造出宇宙飞船吗)

admin2022-11-30科技生活112

宇宙飞船需要什么部件

宇宙飞船分为载人飞船和货运飞船两种。

按照飞行任务的不同,载人飞船又可分为卫星式载人飞船、登月式载人飞船和行星际式载人飞船,发射最多、用途最广的是卫星式载人飞船。这种飞船像卫星一样在离地面几百千米的近地轨道上飞行,飞行速度为第一宇宙速度(7.9千米/秒)。美国在20世纪成功发射6艘“阿波罗”登月式飞船,其飞行速度接近第二宇宙速度(11.2千米/秒)。未来的行星际式载人飞船的飞行速度将达到或超过第二宇宙速度,并极可能成为载人火星飞船。

从构型上讲,宇宙飞船先后发展了三代,即单舱式、双舱式和三舱式。

单舱式飞船只有航天员乘坐的座舱(也叫返回舱)。美国第一名航天员格伦就是乘坐单舱式飞船“水星”号上天的,它也是目前世界上惟一使用过的单舱式飞船。

双舱式飞船由座舱和提供动力、电源、氧气和水的服务舱(也叫推进舱、设备舱或仪器舱)组成,与单舱式相比,改善了航天员的工作和生活环境。苏联“上升”系列以及美国的“双子星座”系列飞船,均属双舱式飞船。

最复杂的就是三舱式飞船。它是在双舱式飞船基础上增加一个轨道舱(也叫工作舱,用于卫星式飞船),进行空间活动、科学试验等,如俄罗斯“联盟”系列飞船和中国“神舟”系列飞船;或是增加一个登陆舱(用于登外星球表面),以便在外星系着陆和飞离。

宇宙飞船应采用怎样的材料进行锻造

宇宙飞船应采用钛合金制造。

1、钛合金具有强度高而密度又小,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好。另外,钛合金的工艺性能差,切削加工困难,在热加工中,非常容易吸收氢氧氮碳等杂质。还有抗磨性差,生产工艺复杂。钛的工业化生产是1948年开始的。航空工业发展的需要,使钛工业以平均每年约 8%的增长速度发展。世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工业纯钛(TA1、TA2和TA3)。

2、钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。60年代中期,钛及其合金已在一般工业中应用,用于制作电解工业的电极,发电站的冷凝器,石油精炼和海水淡化的加热器以及环境污染控制装置等。钛及其合金已成为一种耐蚀结构材料。此外还用于生产贮氢材料和形状记忆合金等。

人类如果想要造出能飞到比邻星的飞船需要突破哪些技术?

这是一个开脑洞的话题,感觉到了地球正在建设太阳系舰队的时代,你猜得没错,《三体》中得知三体人飞船正以光速1%的速度前往地球时的心态是一样的,否则怎么会不惜代价呢,毕竟生活还是要继续的!不过既然假设了,那就老讨论下需要突破哪些技术!

如何大规模进入近地轨道?

很多朋友都会认为这不是宇宙造飞船么,为什么要大规模进入近地轨道?其实如果要造一艘恒星际飞船的话,大量的材料从哪里来?总不能去抓颗小行星来在轨道上冶炼金属现场建造吧!所以大量的材料必须在地球上制造好再去太空组装!另一个方式是在太空制造激光快速成型设备,然后运送各种原材料粉末去太空直接制造,这种方式可以减少材料体积,但各种保障设施的体积仍然不会小!当前和不远的未来有两个方式:火箭发动机;空天发动机。前者就是我们常见的火箭发动机,这是当前进入太空的唯一手段,技术成熟,很多国家都有这个条件!但效率低下,成本高企,甚至有效载荷只有全火箭质量比的1%-2%多一点,假如我们要制造一艘十万吨级别的宇宙飞船的话,总共要消耗约千万吨级的燃料,这是在令人无法接受。

后者就是一种涡轮喷气+冲压发动机+超燃冲压发动机+火箭发动机的综合体,或者可以静态点火到极高超音速与火箭发动机自由转换的脉冲爆震发动机,如果使用这种类型的发动机成本将会明显降低,水平起飞,进入轨轨道后返回地面水平降落,发动机可以使用大气层中的氧气,而且利用空气动力提高载荷与燃料利用率,因此成本将会大幅度降低。如果要跨越星际,那么必须要拥有空天发动机进入近地轨道作为敲门砖!

有朋友会认为可以制造太空电梯,其实这种看上去很慢,但制造成本与难度极高的工程,基本上没法操作,因为现在连材料都还没制造出来,更不用说虚无缥缈的制造太空电梯了!空间发动机选哪种?从地面到近地轨道可以用化学能火箭,但到了太空之后的星际飞行化学火箭就不灵光了,因为比冲极低,而星际飞行需要超长时间的加速,才能将飞船提速到能够跨越光年的速度,一定需要一种能持续加速数年甚至数十年的发动机,很明显化学火箭是不可能的。当前比较有希望的发动机类型有几种:太阳帆;离子发动机;裂变发动机;聚变发动机。太阳帆首先就可以忽略了,这种传的神乎其神的星际航行方式只能在太阳系内过家家,在跨越恒星际空间时,太阳帆就是个累赘!

离子电推发动机是当前技术最成熟的,比冲也非常高,比较适合行星际飞行,理论上也适合恒星际飞行,只要携带足够的工质,我们就能去到想要的地方!但电推发动机有一个致命的缺点,就是需要电能,土星轨道内可以用庞大的太阳能电池勉强维持,再向外必须有稳定的电源供给!

曾经猎户座就是在屁股后面丢核弹,不过不要小看这种暴力又很LOW的动力方式,《撤离地球》中拯救地球人的超级飞船用的就是在飞船后方丢核弹,因为人类对核弹小型化技术已经炉火纯青,成本当然主要就是核材料的提取。当然我们不可能真的在后方丢完整结构的核弹,必须用某种中子流来引爆它!

核聚变当然是最理想的,对于星际航行来说,磁约束的明显不如惯性约束,从结构来看,惯性约束有一种天然的作为推进发动机的优势!用激光束将核聚变材料小球聚变释放能量,推进飞船前进!

生态系统需要包括哪些:载人飞船必定需要乘员,也需要维生系统,但如下技术将会使飞船的维生系统要求大幅降低。冬眠。生物圈循环。如果可以达到冬眠状态,那么对飞船的物资需求将会大幅降低,如果技术无法达到冬眠,那么生态循环规模将会大幅增加,一艘飞船可能会有1/3以上的空间来作为生态循环的温室。

......

上述是几个关键技术节点的选择,我们必须要实现的技术路线是:1、空天飞机2、空间组装3、离子发动机+核裂变堆电源4、小型生物圈循环。这几个技术是跨不过去的坎,未来100年内空天飞机有些难度,但实现问题不大,空间组装问题不大,离子发动机和空间核裂变堆也没问题(但这个极速不可能达到1%,也不快,但也布慢),唯一剩下的就是小型生物圈循环,美国在生物圈一号和二号上的失败给了大家一个极大的打击,很难说未来的飞船上生态循环就能永续,跟地球上比较,空间环境会更恶劣,人类在这个循环中需要干预的越多,那么不可控因素就会越大,最终我们会发现,当踏上飞船时仍然还有一大把问题没有解决。

三体人600年内到达地球,我们如果用离子推进,也许要1000年才能到达比邻星,而且还必须留好减速用的燃料。

宇宙飞船的制造需要应用到什么科技和材料

用于空气更新、废水处理和再生、通风、温度和温度控制等的环境控制和生命保障系统、报话通信系统、仪表和照明系统、宇航服、载人机动装置和逃逸系统等。除此之外,宇宙飞船都有基本的结构系统、通信系统、电源系统、温控系统、遥测系统、姿态控制系统、变轨系统和推进剂等。

一台车都有电脑,何况宇宙飞船呢?是不是,它需要复杂的软件编程来协调各部分的功能。

现在没什么材料能做大型宇宙飞船?

目前造大型宇宙飞船几乎不可能,主要是因为大型宇宙飞船重量太大,因此需要大量的燃料与能量,而燃料又增加了宇宙飞船的重量,使制造大型宇宙飞船的可能更小。

目前科学正在研究将宇宙飞船的零件运送到月球,在月球上组装后发射,因为月球的重力只有地球的1/6,这样能节省许多的燃料。

制造大型宇宙飞船需要做的是:

1.制造大型宇宙飞船,首先要解决地球的重力问题,目前飞船可达到第一宇宙速度(又称环绕速度:7.9千米/秒)和第二宇宙速度(又称脱离速度:1.2千米/秒),而第三宇宙速度(又称逃逸速度:16.7千米/秒)要做到十分困难,即使做到,也需要很长时间,如美国“旅行者-2”号于1977年8月20日发射升空,2008年才飞出太阳系,这使得制造大型宇宙飞船无多大意义。

2.此外,宇宙飞船还需要良好的循环系统,以供应飞船内人们的生存,还有一冲方法是使人进入休眠状态,由电脑自动驾驶,以减少能量消耗,但存在一定的危险性。

3.是能量问题,飞船需要巨大的能量供应系统,以维持飞船的正常飞行,以及飞船的飞行速度。

以上观点可总结为:

1.首先要克服地球、太阳的引力问题,有足够的速度

2.需要有良好的循环系统

3.需要巨大的能量供应系统

制作宇宙飞船有哪些技术要求?

虽然宇宙飞船是最简单的一种载人航天器,但它还是比无人航天器(例如卫星等)复杂得多,以至于到目前仍只有美、俄、中三国能独立进行载人航天活动。

麻雀虽小,五脏俱全。宇宙飞船与返回式卫星有相似之处,但要载人,故增加了许多特设系统,以满足宇航员在太空工作和生活的多种需要。例如,用于空气更新、废水处理和再生、通风、温度和湿度控制等的环境控制和生命保障系统、报话通信系统、仪表和照明系统、航天服、载人机动装置和逃逸生系统等。

当然,掌握航天器再入大气层和安全返回技术也至关重要。尤其是宇宙飞船,除了要使飞船在返回过程中的制动过载限制在人的耐受范围内,还应使其落点精度比返回式卫星要高,从而及时发现和营救宇航员。前苏联载人宇宙飞船就曾因落点精度差,结果使宇航员困在了冰天雪地的森林中差点被冻死。目前,掌握航天器返回技术的国家只有美国、俄罗斯和中国。人上天有三个条件,除要研制出载人航天器外,还必须拥有运载力大、可靠性高的运载工具;应弄清高空环境和飞行环境对人体的影响,并找到有效的防护措施。

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