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如何控制飞船  

2010-06-04 10:18:04|  分类: 鲜艳热点 |  标签: |举报 |字号 订阅

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如何控制飞船 - vividscience - VividScience

 有句古老的格言如是说“升上去就定会降下来”。然而以气球为例,它的下落有时比预期来得更快。虽然充氦的气象探测气球经常载着仪器升至平流层,但在海拔20千米(即65000英尺)的高处,因其空气较比地面稀薄了15倍,从而导致气球膨胀以致最终爆裂。

这个问题长久地困扰着美国军方,他们期望能使用轻于空气的飞船,比如大气中的卫星stratellites气球系统。距离地面20千米的轻式小型飞船能够在每次飞行中连续数月勘测一个面积相当于德克萨斯州的疆域,而这较比地球同步卫星或低地球轨道卫星则能获取更详细的数据并节约更多开销。

尽管困难重重,但仍将重新利用飞船来提供服务。美国无人驾驶飞行器的供应商全球卫星通信公司近日为其购买了首架“天空安全航行”(SkySat)气球。这架长达38米的远程遥控飞船原本是为情报机构服务,用以承载通信监测仪器来完成监控和勘察的使命。然而确切地说,这架外形酷似雪茄烟的飞船仅能升至14千米。而在这种高度将会遭遇飓风狂袭以致要求SkySat气球点燃燃料来获得照旧运行的动力。最终,在每次保持如此高度的飞行下它仅能为继数日之久。

位于佛罗里达的Sanswire公司研制了SkySat飞艇,而来自该公司的Dan Erdberg说,其终极目标是为了让飞艇能在更为有利的佳境中飞行,即使其能够穿越急流进入无风的平流层。数年来这家公司为此研发出不同的解决方案,而目前它正与全球卫星通信公司鼎力合作来共同研制一架奇特的蛇形飞艇即STS-111。该飞艇由四个载满气体的部分相互链接而成。

STS-111飞船的每个部分都是由两个大小不一且套在一起的气囊组成。飞船头部的内置气囊中充满了氦气,而置于尾部的第三节内置气囊则充满了乙烷可燃气体。整个飞船的所有外置气囊都充满了空气用以保持内外气压的平衡。虽然飞船起飞时船身较松弛,但随着海拔的增高,含有氦气和乙烷的气囊就会逐渐膨胀。从而挤压了外置气囊,使其中的空气溢出,如此这般膨胀的气体便填补了外置气囊所腾出的空间。这种方法为膨胀的气体提供了更大的空间,因此无需过多地加长飞船的气囊。

阿尔倍格先生(Erdberg)认为,虽然这种排出气体的构思并不新颖,但此做法通常会使飞船中的氦气溢出从而降低飞船的浮力,这将导致飞船难以安全下降或保持平稳飞行。对此Sanswire的独特设计是让飞艇在着陆和起飞时保持重量不变。

这种设计的原理是:随着飞船推进器点燃乙烷燃料,空气会被压回尾部的气囊中,而在飞船下降的过程中,伴随着内置气囊的收缩,空气同样还会被压入飞船的尾部和头部的外置气囊里。在高空风力较小的情况下,蜿蜒的机翼能起到轻幅升降的作用。由于乙烷和空气的密度相近,加上用以产生浮力所需的氦气含量进一步降低,所以燃料的重量实际上是不足为虑的。

这就是飞船的基本原理。目前对飞船只进行了一些低海拔的飞行测试,平流层的测试则仅仅是由气象探测气球负载着规模缩小的模型原型机来进行的。完整版的STS-111飞船在高海拔的测试将在明年进行。因此,美国军方只得多用些时间去考察Sanswire的设计理念是否能如愿以偿,还是需要再不断地去完善。

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