人类航天在5年、50年、500年内可能需要解决哪些问题?

人类航天在5年、50年、500年所需要解决的问题有哪些?

5年太短暂,50年有所期望,500年则无法想象,人类航天已60余年,发射的探测器也已经抵达太阳系边疆,取得的成就震撼人心,让人类原本自大的心理变得谦虚,外面的空间比地球上广袤得多。

航天5年内解决的问题,无非是提高火箭的安全性以及可靠性,尽最大可能保证每次发射的成功率,降低发射成本。

不同的任务所需要的火箭不同,因此每次发射的费用也不同,欧洲的阿丽亚娜5型火箭(Ariane 5)每次发射的费用在1.65亿美元左右,美国现役主要的运载火箭德尔塔4(中型)每次发射费用在1.64亿美元左右,重型德尔塔4运载火箭每次发射费用高达3.5亿美元,如何降低发射成本,并且还可以保证稳定性、安全性、可靠性,才是近5年亟需解决的问题。

长远来看50年呢?

50年,半个世纪,说快也快,说慢也很慢,50年足够旧貌换新颜了,那时候的人类航天会有何种改变呢?

按照人类社会的发展模式,未来肯定会出现太空经济,既然有太空经济,那就少不了太空运输,既然有太空运输,那就少不了太空运输机,听起来非常的科幻,但却是未来必须要有的东西。

想想看,太空工厂、开采小行星、太空采矿、太空制造、太空旅游、太空电站、星球基地,哪一个都需要运输机来回运输。

什么样的推进技术才能承担这一重任呢,核聚变、反物质都太科幻了,短期内无法实现,现代火箭都是使用化学燃料,主流液氢液氧或液氧煤油,这两种推进剂各有千秋,可组合在一款火箭中使用,比如历史上的“巨无霸”火箭土星五号,其一级发动机用液氧煤油干重活,之后的二三级发动机用液氢液氧“干快活”,这是因为液氢液氧比冲大,快速将载荷送入预定轨道。

液氢液氧发动机制造难度最高,且燃料体积大,不易存储,干重活不如液氧煤油发动机,且液氧煤油发动机设计制造难度比它低,所以超重型运载火箭一般选择液氧煤油作为一级主力发动机,用来作为起飞时干重活。2019年初,我国500吨级液氧煤油发动机燃气发生器-涡轮泵联动试验取得成功,该型发动机未来将用于长征九号重型运载火箭上,担负起未来载人登月以及深空探测等艰巨任务。

现如今的液氧甲烷推进已处在技术验证阶段,这种燃料组合方式有很大的优点,比冲比液氢液氧低,但比液氧煤油大,燃料占体积比液氢液氧低很多,且燃料在火箭中的储存难度比液氢低很多,液氧甲烷发动机可以循环使用,不产生结焦积碳,只要发动机不毁坏,就可以循环使用下去,符合现如今降低火箭发射成本的主流思想。更为主要的一点是,液氧甲烷发动机设计难度不高,可以沿用液氧煤油发动机那一套成熟的体系,安全可靠。

我想50年内,需要解决的问题就是如何让液氢液氧、液氧煤油发动机更为完善可靠,让液氧甲烷发动机发展起来。

至于500年,那时候已经是2520年了。

那时候的人类航天需要解决什么问题,已经是不可预测的了,那时候可能这些常规推进方式已经不需要了,取而代之的则可能是这些:光推进、电推进、核推进等等。而像我前文提到的太空工厂、开采小行星、太空采矿、太空制造、太空旅游、太空电站、星球基地等都或许会真的存在了,太空经济时代就真正到来了,那时候太空间的运输比地面上还要频繁,航天器也可能就如同下面这幅图一样了,显得很科幻,一定要说500年后人类航天面临的问题的话,我想就应该是如何造出能够飞往另一恒星系的星际飞船了吧,这已经无法想象当时的科技了,你们的看法呢?