航空、航天、臨近空間……最近幾年,這些詞語頻頻出現(xiàn)在報刊雜志、網(wǎng)絡(luò)媒體上,它們的發(fā)展日新月異,時不時就能看到相關(guān)報道。但若問什么叫航天?什么叫航空?什么叫“臨近空間”?它們之間有什么不同?恐怕有不少人要上網(wǎng)查一查才能做出準(zhǔn)確的回答。
近幾年,在和朋友聊天過程中、在相關(guān)報道詞語使用上、在一些演講、訪談節(jié)目中,發(fā)現(xiàn)很多人對這幾個概念還沒有真正理解,經(jīng)常用錯,可以說用錯的現(xiàn)象非常普遍了,有孩子、有大人……
今天,“航天面面觀”就跟大家聊一聊這幾個詞語的由來、區(qū)別,希望大家看過此文后能正確區(qū)分、運(yùn)用這幾個詞語,希望“航空航天”傻傻分不清楚的狀況不再出現(xiàn),以后,當(dāng)你的朋友用錯時,你還能“炫耀”一下呢,哈哈,希望大家把此文分享給你的小伙伴,慢慢普及開來,相信用錯的情況就會越來越少了。
【卡門線】
如何區(qū)分“航空”“航天”“臨近空間”這幾個概念呢?這就不得不提到“大氣層”。地球表面有相對稀薄的一層混合氣體,由78%氮?dú)猓?1%氧氣,少量二氧化碳和水汽構(gòu)成。受重力影響,這些氣體均勻分布在地球表面,我們稱之為大氣層。簡單來講,所謂“航空”,就是人類在地球大氣層中的活動,所使用的飛機(jī)、直升機(jī)、飛艇和氣球等飛行器統(tǒng)稱為“航空器”。所謂“航天”,就是人類沖出地球大氣層,到宇宙太空中去活動,即宇宙航行。它所使用的是航天器及其運(yùn)載火箭。
航空和航天到底以什么為界限呢?目前國際上觀點(diǎn)不一,還沒有非常明確的劃分,但為了有一個相對通用的標(biāo)準(zhǔn),國際航空聯(lián)合會定義了一個概念——卡門線(Kármán line)
把卡門線作為大氣層和太空的界線,高度為100公里。卡門線外為太空。該線以西奧多·馮·卡門(Theodore von Kármán,錢學(xué)森的老師)命名。
這個概念被定義后,國際上慢慢就接受了這一概念,現(xiàn)在成為了一種標(biāo)準(zhǔn),很多搞航天的公司都把自己的飛行器越過卡門線作為基準(zhǔn),在報道時也會重點(diǎn)提及這條100公里的高度線,以此來證明自己有能力搞航天。
卡門線,就像一道龍門,躍過去,就是不一般,層次地位瞬間高大上。哈哈。
【臨近空間】
臨近空間(Near space),這也算是一個新詞吧,它是指距地面20~100公里的空域,航空與航天的空間結(jié)合部。是人類還未大規(guī)模開發(fā)的空白區(qū)域,具有非常重要的戰(zhàn)略意義和利用價值。這個區(qū)域高于商用飛機(jī)的飛行空域,但低于軌道衛(wèi)星。盡管部分飛機(jī)和衛(wèi)星、飛船在技術(shù)上也能夠到達(dá)臨近空間,但要長期停留必須消耗大量燃料?!芭R近空間飛行器”閃亮登場。
近幾年,一些臨近空間飛行器相繼亮相。我們國家也在搞相關(guān)方面的研究,未來乘坐臨近空間飛行器去高空旅旅游還是很有可能的。除了載人旅游之外,臨近空間還是一個可提供全天候高速率無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋、高分辨率地理測繪、高空交通指揮、對地高精度監(jiān)控、對天高清晰成像等科學(xué)研究和新型空間服務(wù)的理想?yún)^(qū)域。與同步衛(wèi)星系統(tǒng)相比,臨近空間飛行器具有通信距離短、傳播損失低、延遲少且壽命長的特點(diǎn),可大幅降低地面設(shè)施建設(shè)的費(fèi)用,減少對周圍環(huán)境的輻射污染,造價和產(chǎn)生的通訊資費(fèi)相比同步衛(wèi)星平臺和鋪設(shè)光纜都更便宜。目前,對臨近空間的探索已經(jīng)引起了高度關(guān)注和重視,多國政府、科研機(jī)構(gòu)及高科技巨頭都已經(jīng)加強(qiáng)了對臨近空間的科學(xué)探索。
臨近空間,挖掘潛力巨大,期待有更好的開發(fā)。
好了,現(xiàn)在大家對“航空”“航天”“臨近空間”這幾個概念有大致了解了吧?希望大家正確區(qū)分,以后不要再用錯了哦。
航天器在大氣層外飛行,運(yùn)行軌道的近地點(diǎn)高度至少在100km以上。航空器在稠密大氣層中飛行,飛行高度有限,我們把這一點(diǎn)歸為“飛行環(huán)境”因素吧,除了“飛行環(huán)境”不同,航空與航天還有哪些不同呢?
【航空、航天還有哪些區(qū)別?】
1、飛行原理不同
長二F運(yùn)載火箭升空。
航天器依靠火箭動力飛行,火箭自帶燃燒劑和氧化劑來提供動力。飛行原理依據(jù)牛頓第三定律,即作用力和反作用力原理。而航空器應(yīng)用吸氣發(fā)動機(jī)提供推力,只自帶燃燒劑,氧化劑來自于吸收空氣中的氧氣。并且,飛機(jī)、直升機(jī)等航空器還是依靠空氣動力克服自身重力升空的。
2、飛行速度不同
為了克服和擺脫萬有引力的作用,航天器需要達(dá)到足夠的速度才能夠?qū)崿F(xiàn)太空飛行。
要沖出大氣層,理論上必須達(dá)到7.9km/s的第一宇宙速度;擺脫地球引力進(jìn)入太陽系,理論上必須達(dá)到11.2km/s的第二宇宙速度;要擺脫太陽引力進(jìn)入銀河系必須達(dá)到16.6km/s的第三宇宙速度。而航空器的速度就低得多,現(xiàn)代飛機(jī)最快速度將近10馬赫(一馬赫即一倍音速),取音速為340m/s,計算下來最快飛行速度大約為3.4km/s,和第一宇宙速度比起來還是有很大差距的。
3、工作時限不同
旅行者1號”(Voyager 1)探測器。
航天器在軌可持續(xù)工作時間很長。比如“旅行者1號”(Voyager 1),1997年升空,如今已經(jīng)飛行了近41年了,距地球距離達(dá)到了200多億公里,成為飛得最遠(yuǎn)的人造航天器。航空器呢,它的活動范圍和工作時間則很有限,如飛機(jī)的最長飛行時間不超過一晝夜,航程最大約20000km。
4、升降方式不同
航天器的發(fā)射,一般由運(yùn)載火箭垂直升空完成。在發(fā)射過程中,運(yùn)載火箭要轉(zhuǎn)向、逐級脫離并送航天器入軌。
返回時,航天器必須經(jīng)歷離軌、過渡、再入和著陸四個階段,難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于航空器的降落。航空器以飛機(jī)為例,它的升空是從地面到安全高度的一個加速的運(yùn)動過程,降落時需要經(jīng)過下滑和著陸,困難程度大大小于航天器。
2018年7月12日,C919大型客機(jī)102架機(jī)從上海浦東機(jī)場起飛,歷經(jīng)1小時46分的飛行,平穩(wěn)降落在山東東營勝利機(jī)場。
可見,航空和航天盡管在多方面互有聯(lián)系,但互相之間也有很大的差別,了解后就不容易混淆了?!昂教臁币辉~,并不是由來已久,那么它是怎么產(chǎn)生的呢?與它很像的“航宇”又是指什么呢?
【“航天”一詞的由來】
“斯普特尼克一號”(Sputnik-1)。
1957年10月4日,蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星,稱作“斯普特尼克一號”(Sputnik-1)。當(dāng)時,中國還沒有“航天”一詞,更沒有“航天器”一詞。人們把在地球大氣層以外空間飛行的各類飛行器稱為“空間飛行器”“星際航行”或“宇宙航行”。例如:著名科學(xué)家錢學(xué)森,在1963年出版的一本專著就叫做《星際航行概論》。
非常有歷史年代感的一本書了,如果有時間,還是建議大家去看一看的。
提到"航天"一詞,就不能不說起錢學(xué)森。他不僅是中國航天之父,同時也是"航天"一詞的首創(chuàng)者。
20世紀(jì)60年代后期,錢學(xué)森研究了星際航行的歷史現(xiàn)狀和未來發(fā)展,他認(rèn)為現(xiàn)階段人類還只能在太陽系內(nèi)航行,在太陽系內(nèi)的航行可以稱為“航天”并可與中國已有的“航?!笨铡痹~匯相對應(yīng),將來飛出太陽系到其他恒星的航行,可以稱為“航宇”。這樣,中國就有了“航天”一詞?!昂教臁币辉~很快就被中國科學(xué)技術(shù)界普遍接受。
因此,我們將有關(guān)的事業(yè)、單位、人員和飛行器,都冠以“航天”的頭銜,如航天事業(yè)、航天局、航天員和航天器等等。
【航宇】
宇宙航行的范圍過于寬廣。我們知道,地球只不過是太陽系八大行星中一顆中等大小的行星,與太陽的距離約1.5億千米,即1個天文單位。而最遠(yuǎn)的冥王星,離太陽近40天文單位。如果以彗星的活動范圍計算,太陽系的半徑為23萬天文單位。但太陽只不過是銀河系中一顆中等大小的恒星,銀河系中有1000多億顆恒星,銀河系的半徑達(dá)5萬光年。光年是光行進(jìn)1年的距離,光速為30萬千米/秒,1光年大約是10萬億千米??墒?在宇宙中,有1000多億個像銀河系一樣的星系, 統(tǒng)稱河外星系,宇宙的尺度以100億光年計算。
震撼心靈科普短片《我們身處的宇宙》偉大與渺小令人深思:
同時,沖出地球大氣層在太陽系范圍內(nèi)活動,與沖出太陽系在銀河系活動,它們對科學(xué)技術(shù)的要求不可同日而語。離太陽最近的恒星比鄰星,距離太陽達(dá)4.2光年,若以第三宇宙速度前往,即以16.7千米/秒的速度慣性飛行,需要7.5萬多年,到最近的河外星系——仙女座星系,則需要460多億年,因此,這是目前的技術(shù)所遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能勝任的。
正是由于上述原因,我國著名科學(xué)家錢學(xué)森認(rèn)為,宇宙航行應(yīng)劃分為兩個階段,第一階段是在太陽系內(nèi)活動,叫航天;第二階段是到銀河系乃至河外星系活動,叫航宇。他還指出,要實現(xiàn)航宇的理想,科學(xué)技術(shù)還需要若干次大的飛躍。
當(dāng)前,人類還處在航天探索的前期發(fā)展階段。茫茫宇宙,我們才邁了個門檻。
星空浩瀚無比,探索永無止境。我個人很喜歡這樣一段話:“人類還沒有達(dá)到讓每一個個體都有探索太空或揚(yáng)帆遠(yuǎn)航的水平,但正是因為有他們這樣一群敢上天摘星、下海撈月的人,我們才得以有幸窺見造物主賜予我們的萬分之一的瑰麗和壯美?!?是的,感謝這些無所畏懼的探索者們,向他們致敬!
希望航天技術(shù)不斷發(fā)展,希望我們的航天器能飛得越來越快,希望我們的探索之路能走得越來越遠(yuǎn)!
加油吧,世界航天!