来源每日宇航员 理查德布兰森(RichardBranson)的维珍银河公司(VirginGalactic)和他们的太空船2号(SpaceshipTwo)航天飞机,杰夫贝佐斯(JeffBezos)的蓝色起源(BlueOrigin)和他们的新谢博德(NewShepard)运载工具,标志着人类太空飞行的新时代的开始。这两个系统都能够给客户带来难以置信的一生一次的体验,带他们到太空的边缘,然后再回来。这将为两种运载工具的乘客提供大约4分钟的失重状态和独特的视野,这是不到600人所经历过的。理查德布兰森和杰夫贝佐斯都决定乘坐他们公司的飞机进行首次载人飞行。 RichardBranson’sVirginGalacticandtheirSpaceshipTwospaceplane,andJeffBezos’BlueOriginwiththeirNewShepardvehiclemarkthestartofaneweraofhumanspaceflight。Bothofthesesystemsarecapableofgivingcustomersanincredibleonceinalifetimeexperience,takingthemtotheedgeofspaceandback。Thiswillprovidepassengersonbothvehiclesapproximatelyfourminutesofweightlessnessandauniqueview,whichlessthan600humanshaveeverexperienced。BothRichardBransonandJeffBezoshavedecidedtorideontheveryfirstcrewedflightsoftheircompany’scrafts。 什么是亚轨道航天? 美国的第一次商业太空飞行始于2020年,当时SpaceX公司用猎鹰9号火箭和载人龙飞船将NASA宇航员鲍勃本肯和道格赫尔利送往国际空间站。这是一个称为DM2的轨道级载人任务,与蓝色起源和维珍银河正在做的是完全不同的任务。轨道飞行和亚轨道飞行相比需要能力更强的火箭。轨道任务将有效载荷送入轨道,除非它点火机动离开轨道,否则不会在短时间内返回地球。 亚轨道太空飞行并没有进入轨道,亚轨道可简单理解为小于轨道,介于航空与航天之间。与轨道任务相比,这些火箭的目标不是进入轨道。它们是专门建造的太空旅游航天器。嘲笑这些没有到达轨道的火箭,就像嘲笑本田思域没有大卡车那么大的马力一样。亚轨道航天器的设计不是用来做轨道任务的。 重要的是,这些亚轨道航天器可以去太空!毕竟,要进入太空,它们只需要飞到离开地球大气层的地方。这并不是大气突然消失,而是慢慢消失,直到到达一个几乎没有大气的高度。 WhatIsSuborbitalSpaceflight? ThefirstoperationalcommercialspaceflightfromtheUnitedStateswasin2020,whenSpaceXtookNASAastronautsBobBehnkenandDougHurleyuptotheInternationalSpaceStationontheirCrewDragonspacecraftatopaFalcon9rocket。ThiswasanorbitalmissioncalledDM2andisacompletelydifferenttaskthanwhatBlueOriginandVirginGalacticaredoing。Orbitalmissionsrequireamuchmorecapablerocketthansuborbitalmissions。Onceorbitalmissionsgettheirpayloadintoorbit,itwon’tcomebackdowntoEarthuntilitdeorbits。 Suborbitalspaceflightontheotherhanddoesn’treachorbit,they’rejustthat,lessthanorbit。Comparedtoorbitalmissions,theserockets’goalsaren’ttogettoorbit。Theyarepurposebuiltspacetourismmachines。PokingfunoftheserocketsfornotreachingorbitislikepokingfunofaHondaCivicfornotbeingabletopullasmuchasasemitruck。It’snotdesignedtodothat。 Theimportantthingisthattheseridesdogotospace!Afterall,togotospacetheyjusthavetogoupuntiltheyareoutofEarth’satmosphere。It’snotliketheatmospheresuddenlystops,butitslowlyfadesawayuntiltheyhavereachedanaltitudewherethere’spracticallynoatmosphere。 轨道VS亚轨道的分界 太空的定义源自于没有大气层,但不是没有重力。重力不会因为到达太空的高度而消失。在海拔100公里的高度,物体仍然受到地球引力的牵引,其作用力与海平面几乎相同。具体来说,与海平面的9。8ms2相比,100km高度的重力加速度仍然是9。4ms2。 蓝色起源公司的新谢泼德和维珍银河公司的太空船二号或多或少的沿斜上方发射飞行。新谢泼德和太空船二号分别经过大约两分钟的加速和一分钟的加速后,将关闭引擎,两个飞行器将无动力向上滑行,做减速运动,达到最高海拔或远地点,然后落回地球。在引擎关闭的那一刻,乘客将开始感受到失重。乘客将一直保持失重状态,直到航天器再次进入大气层并开始体验气动阻力。 OrbitalVSSuborbital Spacecanbedefinedasalackofatmosphere,butnotalackofgravity。Gravitydoesn’tstopbyreachingspace。Atanaltitudeof100km,massisstillbeingpulledbyEarth’sgravitywithnearlythesameforceasatsealevel。Specifically,gravitystillpullswith9。4ms2offorce,asopposedtothe9。8ms2atsealevel。 Both,BlueOrigin’sNewShepardandVirginGalactic’sSpaceShipTwowilllaunchmoreorlessstraightup。AfterabouttwominutesofaccelerationforNewShepardandoneminuteforSpaceShipTwo,theengineswillcutoffandbothvehicleswillcoastup,wheretheywillhittheirpeakaltitudeorapogee,andthenfallbackdowntoEarth。Atthemomenttheenginescutoff,passengerswillbegintofeelweightless。Passengerswillfeelweightlessuntilthespacecraftsbegintohittheatmosphereagainandstarttoexperienceaerodynamicdrag。 在远地点,这些飞行器的速度几乎为零,在一个短暂的时刻几乎完全静止不动。如果他们现在试图通过进入轨道而留在太空中,他们将需要很大的轨道速度,大约以7。6公里s的速度飞行,这大约是他们在上升过程中的峰值速度的8倍。飞行速度是决定轨道与亚轨道飞行的重要因素。 发动机关闭后,两种航天器的乘客将体验三到四分钟的失重状态。 太空的定义:卡门线是一个国际定义,标志着空间的边缘,定义为海平面以上100公里。美国对太空的定义是80公里高度,即产生升力所需速度超过轨道速度的高度。按照国际上的定义,这两种飞行器中只有一种(蓝色起源的新谢泼德)进入太空,尽管它们都会经历失重状态。 2。维珍银河公司的太空船二号 理查德布兰森的维珍银河公司是一家亚轨道旅游发射公司,不要与维珍轨道混淆。维珍银河公司和维珍轨道公司都隶属于理查德布兰森的维珍集团。维珍轨道公司是一家小型卫星火箭发射公司,从一架叫做CosmicGirl的波音747上发射LauncherOne火箭。在过去,维珍轨道是维珍银河的一部分,但现在是独立的实体。 维珍银河目前有一个由太空船二号和白骑士二号运载飞机组成的系统。维珍银河还有一个更新的产品叫做太空船三号。它实际上和太空船二号是同一型空天飞机,但是在本文发表之前还没有飞行过。 太空船二号和白骑士二号是由公司最初的太空船一号和白骑士一号按比例放大的版本。太空船一号和白骑士一号这两艘飞行器由ScaledComposites公司公司制造,在短短五天内成功两次进行太空往返飞行,赢得了2004年AnsariX大奖的1000万美元。这一壮举引起了理查德布兰森和维珍集团的注意,他们正在寻找太空旅游的技术,并宣布他们将在太空船一号首次动力飞行后授权这项技术并赞助太空船一号。 2005年,维珍银河联合ScaledComposites创立了太空船公司,维珍银河拥有70的股份,ScaledComposites公司拥有30的股份。太空船公司的目标是扩大太空船一号及其运载飞机的规模,以最大限度地发挥其商业太空飞行潜力。 2008年,该公司推出新的白骑士二号飞机,比原来的白骑士一号大3倍。它采用了全双机身设计,配有四个喷气发动机。 白骑士二号飞机机身的一侧是太空船二号内部的完美复刻,用于以合理的成本训练乘客,而另一侧机身可以用于高度18公里的廉价旅行。飞行高度几乎是普通客机的两倍,乘客足以看到深蓝色的天空。 Atapogee,thesevehicleshavevirtuallyzerohorizontalvelocity。Theyarepracticallycompletelystationaryforabriefmomentintime。Iftheynowweretotryandstayinspacebygettingintoorbit,theywouldneedtobetravelingatorbitalvelocities,roughly28,000kmhsideways,whichisabout8timesfasterthantheirpeakvelocityduringascent。Aquickrundownonorbitvssuborbitcanbefoundhere。 Startingwithenginecutoff,passengersofbothvehicleswillexperienceweightlessnessforthreetofourminutes。 DefinitionOfSpace TheKrmnlineisaninternationaldefinitionthatmarkstheedgeofspaceandisdefinedas100kmabovesealevel。TheUS’definitionofwherespacebeginsis80km,whichisthealtitudewherespeedsrequiredtogenerateliftareexceedingorbitalvelocity。Byinternationaldefinitions,onlyoneofthetwovehiclesreachesspace,althoughbothwillexperienceweightlessness。 VirginGalactic’sSpaceShipTwo RichardBranson’sVirginGalacticisasuborbitaltourismlaunchcompanythatisnottobeconfusedwithVirginOrbit。VirginOrbitisasmallsatelliterocketcompany,whichlaunchestheirLauncherOnerocketfromaBoeing747calledCosmicGirl。AtonepointtheybothwerepartofVirginGalactic,butarenowseparateentities。VirginGalacticcurrentlyhasonesystemcomposedofSpaceShipTwoanditscarrierplane,WhiteKnightTwo。 There’salsoanewerproductionreadyversioncalledSpaceShipIII(formerlySpaceShipThree)。ItisvirtuallythesamespaceplaneasSpaceShipTwo,buthasn’tflownbythetimethisarticlehasbeenpublished。 SpaceShipTwoandWhiteknightTwoarescaledupversionsoftheoriginalSpaceShipOneandWhiteKnightOne,whichwerebuiltbyScaledCompositesandwonthe2004AnsariXprizeof10millionUSdollarsbysuccessfullyflyingtospaceandbacktwiceinjustfivedays。ThisfeatwontheattentionofRichardBransonandtheVirginGroup,whowerelookingforaspacetourismoptionandannouncedthattheywouldlicensethetechnologyandsponsorSpaceShipOneafteritsfirstpoweredflight。 VirginGalacticcofoundedTheSpaceshipCompanyin2005ata70ownership,withScaledCompositesowning30。TheSpaceshipCompany’sgoalwastoscaleupSpaceShipOneanditscarrierplanetomaximizetheircommercialspaceflightpotential。 In2008thecompanywouldrollouttheirnewWhiteKnightTwocarrierplane,whichwasabout3timeslargerthantheoriginalWhiteKnightOne。Itnowfeaturesafulltwinfuselagedesignwithfourjetengines。 WhileonesideofthefuselageisareplicaofSpaceShipTwo’sinterior,whichisusedtotrainpassengersatreasonablecost,theotherfuselagecanbeusedforcheapertripsto18km。Atalmostdoublethealtitudeofastandardairliner,passengerswillbehighenoughtoseeadarkbluesky。 2009年12月7日,第一艘太空船2号推出,命名为VSS企业号。它采用了更大的设计,能够运送2名飞行员和6名乘客。它使用了独特的混合动力火箭发动机的升级版本用于飞行高度爬升。 太空船二号的混合火箭发动机: 混合动力发动机使用端羟基聚丁二烯(HTPB),一种固体火箭燃料,但不同于传统的固体火箭发动机,它使用一氧化二氮作为氧化剂,使他们能够在飞行中关闭发动机。这就是混合二字的由来。只有当液态或气态N2O存在于发动机中时固体火箭推进剂才能保持燃烧。这使得飞行员能够用点火器启动发动机,一氧化二氮从氧化剂罐流入发动机的固体推进剂部分。尽管能够主动关闭发动机,它不能改变喷嘴的推力方向。 在短暂的一段时间内,维珍银河公司探索了一种叫做热塑性聚酰胺的固体燃料的可行性,这种燃料含有一氧化二氮和甲烷(CH4)用于燃烧,而使用氦用于关机。在第一次也是唯一一次使用这种发动机的飞行之后,他们转而使用HTPB。不幸的是,在第一次也是唯一一次使用这种发动机的飞行中,两名试飞员中的一人死亡,一人重伤,太空船二号飞行器悲剧性解体坠毁。 挫折与悲剧: 太空船二号的解体与这台新发动机的使用无关。这次解体与它的一个主要设计羽翼再入大气层系统有关。当副驾驶以0。92马赫的速度提前解锁了该系统时,空天飞机解体了。施加于羽翼系统的空气动力学和惯性负载超过了系统作动器,导致了飞行器的解体。 太空船二号的特性: 维珍银河公司的太空船二号空天飞机的整体形状和设计超级独特,具有气动倾斜的尾翼和水平稳定器。空天飞机的两个尾翼有一个独特的再入大气层的外形,这个外形的灵感来自羽毛球。这种独特的再入剖面设计是一种被动稳定的设计,利用气动阻力使飞行器再入时腹部向下,即使是在它再入时姿态倒置也能被动纠正。 一旦飞行器处于亚音速状态并再次进入大气层,它就会将机翼拉直并滑回跑道进行相对标准的着陆流程。它不使用前起落架,而是使用一个简单的刹车片,着陆时起到刹车的作用。 ThefirstSpaceShipTwo,technicallythefirstScaledCompositesModel339SpaceShipTwo,wasrevealedonDecember7th,2009,andwasnamedVSSEnterprise。Itsportedamuchlargerdesigncapableofferrying2pilotsand6passengers。Onascentitusesanupgradedversionoftheiruniquehybridrocketengine。 SpaceShipTwo’sHybridRocketEngine ThehybridengineusesHydroxylterminatedpolybutadiene(HTPB),arubberbasedsolidrocketfuel,butunlikeatraditionalsolidrocketbooster,itusesnitrousoxide(N2O)asoxidizer,whichenablesthemtoshutdowntheenginemidflight。Thisiswherethehybridcomesfrom。ThesolidrocketpropellantwillonlyremainfiringwhenliquidorgaseousN2Oispresentinthemotor。Thisenablesthepilotstolighttheenginewithanignitor,withN2Oflowingfromanoxidizertankintothesolidpropellantpartoftheengine。Despitebeingabletoturntheengineoff,itcannotactivelythrottle。 Forashortperiodoftime,VirginGalacticexploredtheviabilityofadifferentsolidfuelcalledthermoplasticpolyamidewithN2Oandmethane(CH4)forcombustion,whileusingheliumforshutdown。TheywouldswitchbacktousingHTPBafterthefirstandonlyflightwiththatversionoftheengine,whichunfortunatelyresultedinthetragiclossofoneofthetwotestpilotsandthevehicle。 SetbacksAndTragedy Thebreakupofthespaceplanewasnotrelatedwiththeuseofthisnewengine。Thebreakupwasrelatedtoastapleofitsdesign,thefeatheredreentrysystem。ThespaceplanebrokeupwhentheCoPilotprematurelyunlockedthefeathersystematMach0。92。Aerodynamicandinertialloadsopposedonthefeathersystemovercamethefeatheractuators,whichresultedinthebreakupofthevehicle。 SpaceShipTwoSpecificCharacteristics TheoverallshapeanddesignofVirginGalactic’sspaceplanesissuperunique,featuringpneumaticallytiltedtailsandhorizontalstabilizers。Thetwintailsoftherocketplanehaveasocalledcarefreereentryprofile,whichtakesinspirationfromabadmintonshuttlecock。Thiscarefreereentryprofileisapassivelystabledesignthatprovidesalargeamountofdragandmakesthevehiclewanttoreenterbellydowneverytime,eveninthecaseofitreenteringupsidedown。 Oncethevehicleissubsonicandinthelowerportionsoftheatmosphereagain,itstraightensitswingsbackoutandglidesbacktotherunwayforarelativelystandardlanding。Insteadofafrontlandinggear,itusesasimpleskidthatalsofunctionsasabrakepadontouchdown。 没有自动驾驶,依赖两名专业的飞行员操作: 关于太空船二号最有趣的部分是,飞行员100控制他们。没有自动驾驶仪,也没有电传飞行。两名飞行员在超音速时通过电子控制舵直接控制飞行器,在亚音速时通过电缆和连杆机构直接控制飞行器。为了控制太空船二号在太空中的姿态,装有12个冷气推进器。冷气推进器使用压缩空气,是在没有大气存在的情况下控制飞行器姿态的一种非常简单有效的方法。可以控制俯仰,偏航和滚动,共有6对推进器冗余。 客户体验: 维珍银河密切关注飞行舱内的细节,并确保客户最佳的体验,安装了16个摄像头。顾客不必摆弄他们的相机和手机拍摄,帮助他们记录飞行过程(发朋友圈,炫个富),专注于体验。座椅有背显示屏,以帮助客户了解飞行每个阶段的最新状态。座椅也是动态调整的,可改变他们的角度,以在不同阶段的飞行过程中最大限度地舒适和安全。此外,座椅还具有自收缩安全带,以帮助乘客在失重状态下离开座位。分布有17个窗口,有圆角,乘客可以很容易地抓到窗户边缘。 2016年,维珍银河建造了他们的第二艘太空船二号VSSUnity。在为商业乘客飞行做好准备之前,它曾三次飞向太空。2021年3月30日,维珍银河公司发布了他们的第一艘名为VSSImagine的太空船三号。 HumansAtTheHelm Themostinterestingpartaboutthesevehiclesisthathumansare100incontrolofthem。Thereisnoautopilotandnoflybywire。Thepairofpilotscontrolthevehicledirectlythroughelectronicallycontrolledtrimatsupersonicspeeds,andcableandrodlinkagesatsubsonicspeeds。Tocontroltheorientationofthespaceplaneinspace,theyhave12coldgasthrusters。Coldgasthrustersusecompressedairandareaverysimpleandeffectivewayofcontrollingtheattitudeofavehiclewhenthereisnoatmospherepresent。Theycancontrolpitch,yawandroll,withatotalof6pairsofthrustersforredundancy。 TheCustomerExperience VirginGalacticpayscloseattentiontodetailinsidethevehicleandensuresthecustomerthebestpossibleexperiencebyincluding16cameras。Customerswillnothavetofiddlearoundtheircameras,helpingthemtoliveinthemomentandfocusontheexperience。Thereareseatbackdisplaystohelpstayinguptodatewitheveryphaseoftheflight。Theseatsarealsodynamicandchangetheirangletomaximizecomfortandsafetyduringthedifferentportionsoftheflight。Furthermore,theseatsalsofeatureselfretractingseatbeltstohelppassengersgettingoutoftheirseatsquicklyduringweightlessness。Thereare17windowsspreadacrossthewholespaceplanewithhaloedgessopassengerscaneasilygetaholdonthem。 In2016,VirginGalacticbuilttheirsecondSpaceShipTwocalledVSSUnity。Itflewthreetimestospacebeforebeingreadyforpassengers。Fiveyearslater,VirginGalacticpresentedtheirfirstSpaceShipIIIcalledVSSImagineonMarch30th,2021。 蓝色起源的新谢泼德 杰夫贝佐斯的蓝色起源已经建立了很长一段时间,甚至早于SpaceX公司成立,成立于2000年。蓝色起源的哲学是GradatimFerociter,这是拉丁语的一步一步,凶猛。他们缓慢而耐心的航天发展方式无疑反映出这一点。 新谢泼德的历史与发展: 在新谢泼德火箭之前,在2006年蓝色起源公司用一个名为戈达德的火箭动力飞行器展示了许多技术。在戈达德之后,蓝色起源开始发展新谢泼德系统,它包括一个太空舱和一个一级火箭。 新谢泼德火箭是以艾伦谢泼德命名的,他是第一个进行亚轨道飞行的美国人。蓝色起源的下一个火箭,新格伦,是以第一个进行轨道飞行的美国人约翰格伦命名的,顾名思义,这个火箭将进行轨道飞行。 新谢泼德的太空舱在2012年底首次进行了发射中止系统的地面逃逸测试。蓝色起源展示了他们的固体火箭发动机中止系统,以及在低空软着陆时完全展开降落伞的能力。 航天器中央的大型中控台结构并不是提供饮料瓜子的柜台,实际上是固体火箭发动机,能够将太空舱推离失效的火箭,有助于航天器的安全。 BlueOrigin’sNewShepard JeffBezo’sBlueOriginhasbeenaroundforalongtimeandwasevenfoundedbeforeSpaceXin2000。BlueOrigin’sphilosophyisGradatimFerociter,whichisLatinforStepbyStep,Ferociously。Theirslowandpatientapproachtospaceflightdevelopmentcertainlymirrorsthat。 NewShepard’sHistoryAndDevelopment BeforeNewShepardsawthelightofday,BlueOriginwasdemonstratingmanytechnologieswitharocketpoweredvehiclenamedGoddardin2006。AfterGoddard,BlueOriginbegandevelopingtheNewShepardsystem,whichiscomprisedofaspacecapsuleandabooster。 NewShepardisnamedafterAlanShepard,thefirstAmericaninspacewhoperformedasuborbitalflight。Theirnextrocket,NewGlenn,isnamedafterJohnGlenn,thefirstAmericantogoonanorbitalflight,andasthenamesuggests,thisrocketwillbeorbital。 NewShepard’scapsulewasfirsttestedattheendof2012withapadescapetestoftheirlaunchabortsystem。Theydemonstratedtheirpusherstylesolidrocketmotorabortsystemandtheabilitytofullydeploytheparachutesforasoftlandingatlowaltitudes。Thelargecenterconsolelookingstructureinthemiddleofthespacecraftisactuallythesolidrocketmotorcapableofpushingthecapsuleawayfromafailedbooster,aidinginthesafetyconsiderationsofthevehicle。 结构与设计: 火箭和返回舱之间有一个环,它不仅在火箭重返期间保持空气动力学稳定性,而且它也为逃逸发动机工作留出空间。这意味着,如果他们不得不在连接火箭时点燃逃逸发动机,逃逸火箭发动机产生的高温气体就会溢到到火箭的一侧,从而降低受逃逸发动机高温气体影响火箭爆炸的可能性。 2015年,蓝色起源公司宣布他们已经完成了BE3发动机的验收测试,该发动机将为新谢泼德火箭提供动力。BE3是一种液氧液氢发动机。分离循环的特点是从主燃烧室中抽出热气体,热气体旋转涡轮为推进剂泵提供动力。这不是一个容易启动的发动机,因为燃烧只能在涡轮泵运行时发生,而涡轮泵需要燃烧发生运行等等(先有鸡还是先有蛋)。 BE3从海拔1200米的西德克萨斯州发射基地为火箭提供动力,一直到50公里处关闭,新谢泼德将继续无动力滑向太空。在远地点前80秒左右,火箭分离为两个独立的部件:火箭一级助推器和太空舱。太空舱将再入大气,下降速度慢于助推器。 在助推器下降过程中,助推器从顶部展开鳍来帮助引导它下降。在此之后,它部署了一些空气刹车片,进一步帮助其减小速度。然后,在离地面仅3公里处,助推器重新点燃BE3发动机,减速下降。BE3发动机可以将推力控制在最大推力的20以下,这样火箭就可以在目标着陆台上悬停,并完美地重新调整方向。作为参考,SpaceX公司的猎鹰9号和重型猎鹰的梅林发动机可以将推力调整至最大推力的40左右,这也是猎鹰9号不能执行悬停任务,只能减速降落到地面。 事实上,蓝色起源的新谢泼德是第一个到达太空并在地面垂直回收的火箭,还早于SpaceX的猎鹰九号。在SpaceX公司的猎鹰9号助推器着陆前一个月,蓝色起源就实现了垂直回收。当然,猎鹰九号火箭是轨道级火箭,最高时速可达8000公里,携带一个较大的上面级,而新谢泼德火箭是亚轨道火箭,最高时速约为3500公里小时,直线上升,几乎没有水平速度。虽然新谢泼德只是一个亚轨道火箭,它的垂直着陆回收和重复使用仍然是一个值得注意的成就。 StructureAndDesign Theboosterhasaringthatthecapsulesitsontopof。Notonlydoesitserveapurposeforaerodynamicstabilityduringreentry,butitalsohasreliefsfortheabortmotor。Thismeansiftheyhadtolighttheabortmotorwhileattachedtothebooster,thehotgasesfromtherocketmotorcanescapetothesideofthebooster,lesseningthechanceoftheboosterexplodingbelowit。 In2015,BlueOriginannouncedtheyhadcompletedacceptancetestingoftheirBE3enginethatwouldpowertheNewShepardbooster。TheBE3isacombustiontapoffcyclehydroloxpoweredengine。Thetapoffcycleischaractarizedbytappingoffhotgassesfromthemaincombustionchambertospintheturbinetopowerthepropellantpumps。It’snotaneasyenginetostartupascombustioncanonlyoccurewhenthepumpsarerunning,whichneedcombustionhappeningtorunandsoonandsoforth。 TheBE3isinefficientlysplayedoutonthebaseofNewShepard。Althoughthepackagingisn’ttightandprobablynotasmassefficient,itismucheasiertoaccessthepartsandpotentiallytweakorrepairifnecessary。Thisallowsthemtoquicklyrefurbishandlearntheengineinsideandout,whichfurtherhelpsthemshapetheirBE3UvacuumoptimizedopenexpandercycleversionthatBlueOriginwillutilizeontheirorbitalNewGlennrocketinthefuture。 TheBE3powerstherocketfromtheirWestTexaslaunchsiteatabout1,200mabovesealevelallthewayuptoabout50km,whenthevehiclehitsmainenginecutoffandwillcoasttherestofthewayuptospace。Around80secondsbeforeapogee,thevehiclestagesintoitstwoseparatecomponents,theboosterandthecapsule。Thecapsulewillreenterandfallbackdownslowerthanthebooster,whichisskinnierwithlesssurfacearea。 It’sduringthisportionofthemissionthattheboosterdeploysfinsfromthetopringtohelpsteerit。Afterthatitdeployssomeairbrakesthatareuparoundthetopringtoo,whichfurtherhelptoscruboffvelocity。Then,atonlyabout3kmabovethegroundtheboosterrelightsitsBE3enginetopropulsivelyland。Theenginecanthrottledownbelow20ofmaximumthrust,whichallowstherockettohoverandperfectlyredirectitselfoveritstargetedlandingpad。Forreference,SpaceX’sMerlinengineonFalcon9andFalconHeavycanthrottledowntoabout40,whichisalsowhytheFalcon9can’tactuallyhoverandhasperformitsfairlyaggressivehoverslammaneuver。 Infact,BlueOrigin’sNewShepardwasthefirstrockettoreachspaceandthenpropulsivelyland。TheydidthisaboutonemonthbeforeSpaceXlandedtheirfirstFalcon9booster。Ofcourse,onerocketisanorbitalrocketboostertravellingupto8,000kmhsidewayscarryingalargeupperstage,whiletheotherissuborbital,reachingapeakvelocityofabout3,500kmh,travelingstraightupwithvirtuallynohorizontalvelocity。AlthoughNewShepardis‘only’asuborbitalrocket,itwasandstillisanoteworthyaccomplishmentsincelandingrocketsthatgotospaceisnotatrivialtask。 与此同时,由于太空舱腹部表面积较大,再入大气层返回速度较慢。在大约2公里的高度上,它部署了三个减速伞,在大约1公里的高度上部署三个主降落伞。尽管太空舱以每小时25公里的速度降落,但是着陆过程非常缓和,在最后一刻点燃制动推进器,从而在太空舱和地面之间形成一个很好的气垫。这与俄罗斯联盟号载人返回舱着陆时的情况类似。新谢泼德的太空舱实际上可以在两个主降落伞失效时,降落速度缓慢到足以生存。这也要感谢减震座椅,它进一步帮助减轻震动。 不像太空船二号,新谢泼德是100自动化的。这意味着飞机上的所有六个座位都可以坐乘客,不需要飞行员。六名乘客中的每一位都紧挨着巨大的窗户。它们是有史以来飞向太空的最大窗口,这是乘客在飞行中体验的重要部分。 新谢泼德在把人类送上太空之前成功飞行了15次。他们在2015年初的第一次尝试中失去了第一枚火箭,但太空舱安全返回。在那之后,第二个新谢泼德火箭在退役前飞行五次。第三个新谢泼德火箭在退役前成功飞行了七次,第四个新谢泼德火箭在准备进行第一次载人飞行之前飞行了两次。 Meanwhile,thecapsulehasaslowerreturnduetoalargersurfaceareaandbluntbodyreentry。Atabout2kmitdeploysthreedroguechutes,followedbyitsthreemainparachutesatjustabout1kminaltitude。Despitethecapsulecomingdownatonlyabout25kmh,touchdownwillevenbesofterthanthatbyfiringretrothrustersattheverylastmomenttocreateanicecushionofairbetweenthecapsuleandtheground。ThisissimilarandcomparabletowhatROSCOSMO’sSoyuzcapsulesdowhenlanding。NewShepard’scapsulecouldactuallylosetwoofitsmainparachutesandstillandslowenoughtobesurvivable。That’salsothankstoshockabsorbingseatsthatfurtherhelpwithdampeningtheshock。 UnlikeSpaceShipTwo,NewShepardis100autonomous。Thismeansallsixseatsonboardcanbefilledwithpassengersandthereisnoneedforanyofthoseseatstobetakenupbypilots。Eachofthesixpassengersaretreatedtomassivewindows。Theyare,atthetimewhenthisarticleswaspublished,thelargestwindowstoeverflytospace,whichareanimportantpartofthepassengerexperienceduringflight。 NewShepardsuccessfullyflew15timesbeforeputtinghumansonboard。Theylosttheirfirstboosterontheirfirstattemptinearly2015,butstillsafelyrecoveredthecapsule。Afterthat,thesecondboosterwouldflyfivetimesbeforebeingretired。Thethirdboosterandsecondcapsuleflewseventimessuccessfullybeforebeingretiredandthenthefourthboosterandthirdcapsuleflewtwicebeforebeingreadytobethefirsttoflyhumans。 太空船二号VS新谢泼德 太空船二号长18米,翼展8。2米,尾翼4。6米。蓝色起源的新谢泼德高19m,宽3。8m。作为参考,SpaceX的猎鹰9号高70米,宽3。7米。 发动机 蓝色起源公司的新谢泼德采用一个燃烧液态氢和液态氧的自循环发动机,而维珍银河公司的太空船二号则配备了一个混合固体火箭发动机,燃烧固体燃料HTPB,氧化亚氮作为氧化剂。 蓝色起源公司的BE3比维珍银河公司的RocketMotorTwo发动机产生的推力大约多出三分之一。由于BE3是一个液体发动机,它有一个相对较高的比冲。这些发动机的燃烧时间也大不相同,因为新谢泼德在地面发射,而太空船二号在空中发射。正因为如此,新谢泼德的BE3发动机运行时间约为2分20秒,而太空船二号只需要1分钟。 SpaceShipTwoVSNewShepard SpaceShipTwois18mlongwithan8。2mwingspanandatailheightof4。6m。It’saboutaslongasNewShepardistall,whichis19mandabout3。8mwide。Forreference,SpaceX’Falcon9is70mtallwhilebeing3。7mwide。 TheEngines Sincebothvehiclessportdifferentengines,theirstatsdifferaswell。WhileBlueOrigin’sNewShepardsportsacombustiontapoffcycleengineburningliquidhydrogen(LH2)andliquidoxygen(LOx),VirginGalactic’sSpaceShipTwoarefittedwithahybridrocketengineburningthesolidfuelHTPBwithnitrousoxide(N2O)asoxidizer。BlueOrigin’sBE3producesaboutonethirdmorethrustthanVirginGalactic’sRocketMotorTwoat490kNand310kNrespectively。SincetheBE3isaHydroloxengine,ithasarelativelyhighspecificimpulse(ISP)comparedtoRocketMotorTwo’sISPat310sand250srespectively。Theburntimeoftheseenginesisquitedifferentaswell,duetothefactthatNewShepardlaunchesonthegroundandSpaceShipTwolaunchesmidair。Becauseofthis,NewShepard’sBE3runsforabout2minutesand20secondscomparedtojustaboutoneminuteforSpaceShipTwo。 由于BE3是一台液氧液氢发动机,它对环境的影响很小,因为燃烧产物只是水蒸气。相比之下,太空船二号的火箭对环境的影响相当大,因为HTPB会破坏地球大气层的臭氧层。 任务特征 正如前面提到的,太空船二号可以携带八个人,包括两名飞行员和六名乘客,而新谢泼德也可以携带六名乘客,不需要飞行员。与太空船二号相比,新谢泼德起飞到着陆的时间要短得多,只有大约十分钟。太空船二号从起飞到着陆通常的飞行时间是大约两个小时。大部分的时间要么是骑着白骑士二号的漫长缓慢的爬升,要么是缓慢的下滑。两种飞行器在失重状态下所花费的时间大致相同,大约为3到4分钟。 这两种飞行器之间另一个显著的差别是它们的最大飞行高度。有史以来最高的VSSUnity飞行高度接近90公里,这意味着它从未越过卡门线边界。另一方面,新谢泼德达到约105公里的远地点。 可重用性降低成本 这些系统都是完全可重用的,这对于降低太空商业飞行的成本至关重要。 这两类飞行器每张票的价格还没有公布出来。大多数预定太空船二号的人都花了25万美元,但乘坐新谢泼德的价格还没有公开。到目前为止,只有一个价格公布了,那就是出价2800万美元的一位顾客,将与杰夫贝佐斯、他的兄弟马克和航空界传奇人物沃利芬克一起参加首次飞行。在2019年的一次会议上,蓝色起源的首席执行官鲍勃史密斯建议每张机票的价格为数十万美元,其他消息来源称,每张机票的价格将远远超过50万美元。 SincetheBE3isaHydroloxengine,ithasverylittleenvironmentalimpactascombustionproductsareonlywatervapor。Incomparison,SpaceShipTwo’sRocketMotorTwohasaratherlargeenvironmentalimpactasHTPBdamagestheOzonlayerofEarth’satmosphere。Formoreinformationonhowmuchrocketspollute,pleasecheckoutthisvideoandorarticle。 MissionCharacteristics Asmentionedbefore,SpaceShipTwocancarryeightpeople,twopilotsandsixpassengers,whileNewShepardcanalsocarrysixpassengerswithouttheneedofpilots。ComparedtoSpaceShipTwo,NewShepardisamuchshorterridewithonlyabouttenminutesfromtakeofftolanding。SpaceShipTwo’susualflighttimeisabouttwohoursfromwheelsupuntiltouchdown。AlotofthattimeiseitherthelongandslowclimbwhilebeingattachedtoWhiteKnightTwo,ortheslowglidebackdown。Bothvehiclesstillspendroughlythesameamountoftimeexperiencingweightlessnessofaroundthreetofourminutes。 Onenotabledifferencebetweenthetwovehiclesistheirmaximumaltitude。ThehighestVSSUnityhaseverflownisjustshyof90km,whichdoesmeanithasnevercrossedtheKrmnline。Eventhoughitisratherarbitrary,anddoesn’treallychangeanythingasfarasthepassengerexperiencegoes,itisworthnoting。NewShepardontheotherhandreachesanapogeeofaround105km。 ReusabilityBringsDownCost Anotherimportantnoteaboutthesesystemsisthattheyarebothfullyreusable。Thisisvitalinbringingthecostofcommercialspaceflight,evensuborbitalspaceflight,downandopeninguptheexperiencetomorepeoplethanbefore。 Thepriceperticketforbothvehiclesisnotsomethingthatiswellpublishedyet。MostpeoplewhohavepaidforridesonSpaceShipTwohavepaid250,000,butunfortunately,thepriceofarideonNewShepardisnotpublicyet。Sofar,thereisonlyoneexampleofpriceandit’sacustomerwhobid28milliondollarstoflyonthefirstflightalongsideJeffBezos,hisbrotherMark,andaviationlegendWallyFunk。Onaconferencebackin2019,BlueOrigin’sCEOBobSmithsuggestapriceperticketinthehundredsofthousands,withothersourcessayingitwillbewellnorthof500,000。Atthepublishingdateofthisarticle,noofficialpricehasbeendisclosedyet。 总结 维珍银河公司的太空船二号(未来的太空船三号)和蓝色起源公司的新谢泼德都提供了一个难得的太空边缘旅游的体验,但同时又是两个完全不同的系统。 一方面,新谢泼德的简易火箭返回舱设计将客户发射到卡门线之上,并在大约10分钟内使用降落伞系统将他们安全降落。另一方面,维珍银河公司复杂但优雅的空中发射混合火箭飞机,它将花两个小时载客到达太空边缘,然后再返回。当新谢泼德展示有史以来最大的太空窗户时,太空船二号将颠倒过来,让乘客可以回头看地球。 两个系统都有优缺点,可以满足不同客户的个人需求,它们都能提供差不多相同的3到4分钟的失重体验时间。 Conclusion Both,VirginGalactic’sSpaceShipTwo(SpaceShipIIIinthefuture)andBlueOrigin’sNewShepardofferagreatpassengerexperiencefocusedridetotheedgeofEarth’satmosphere,whilebeingtwototallydifferentsystems。 Ontheonehand,thereisNewShepard’ssimpleboostercapsuledesigncatapultingcustomersabovetheKrmnlineandlandingthemunderparachutesinabouttenminutes。Ontheother,thereisVirginGalactic’scomplexbutelegantairlaunchedhybridrocketplanethatwilltakecustomersonatwohourroundtriptotheedgeofspaceandbackagain。WhileNewShepardsportsthebiggestwindowsthathaveeverbeentospace,SpaceShipTwowillflipupsidedown,allowingpassengerstolookbackdownonEarth。 Attheendoftheday,bothsystemshaveadvantagesanddisadvantagesoveroneanotherthatwillfitthepersonalneedofdifferentcustomers,but,whenitcomestoexperiencingweightlessness,theybothoffernearlythesameataroundthreetofourminutes。