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环球今日报丨亚轨道载人飞行引热议，天体物理学家深入解读，你知道多少？

来源：科普中国

什么是亚轨道飞行？（我们为何关心？）


(相关资料图)

在NS-10任务期间，新谢帕德号助推器着陆。（图片来自：蓝源）

这是维珍银河与蓝源创始人进行的首次飞行，亚轨道航天任务因而登上新闻。但亚轨道究竟意味着什么，除了帮这些亿万富翁争相上太空，该科技是否有其他用途？

亚马逊创始人兼世界首富杰夫·贝索斯，将乘坐并发射新谢帕德号，该号由其私人航天企业蓝源建造。这是该公司首次载人航天，并将上升至62英尺高度（100公里），然后再次着陆于同一个发射台。

英国企业家理查德·布兰森乘坐——由他私人企业维珍银河建造——火箭动力航天器，飞升至53英尺（86公里）。为着竞赛，贝索斯也算碰触了空间高度边缘。

令人钦佩的同时，与常规的航天火箭相比，这两架运载火箭都大不相同。

“简单讲，区别在于，亚轨道飞行不具备足够的速率进入全轨道。”史蒂芬·麦坎德利斯说道。这位，正是马里兰州约翰霍普金斯大学的天体物理学教授。

轨道飞行指的是，航天器或人造卫星的侧冲力，创造了一个完美对抗地心引力的推力, 这样它就沿着弧形轨道运行，力学上持续坠向地球，但物理上不再贴近。发射时，轨道飞行航天器最初是垂直向上的，穿过大气层最厚的部分后，开始倾斜并提高水平速度，以便产生足够推力停留在轨道上。

不过，实现该目标是个挑战——维持轨道运行的水平速度取决于海拔高度。而对于150英里（240公里）高度的近地轨道飞行，则大约是17000 英里每小时（大约27400公里每小时）。

“为了维持轨道运动，你必须在每秒8公里的速度行进。”史蒂芬·麦坎德利斯告诉科学在线。“除此之外，你还必须抵达一定海拔才能穿透大气层，这些全部需要耗能。”

想进入轨道运行却无充足能源的火箭，只会走抛物线轨道。弧形弹射起飞而后再次下落。麦坎德利斯谈到，尽管这样的亚轨道航天任务很短暂，乘客们还是会收获地球的震撼壮美图景，也会体验持续几分钟的失重感。

新谢帕德号第15次发射（简称NS-15任务）从西得克萨斯的一号发射站起飞。（图片来自：蓝源）

任务完成，新谢帕德号推进器随后降落，并在它的第15次发射地被展示。（图片来自：蓝源）

新谢帕德号推进器停在降落平台上，已完成NS-15任务。（图片来自：蓝源）

任务完成，新谢帕德号乘员舱降落到西得克萨斯沙漠的远程站点。（图片来自：蓝源）

由于发射轨道有一个向下延伸的坠力，基本是自由下落式，地心引力是作用于乘客和机体的。简单来说，重力拽着人和飞行器一起向下，所以局部感受就是失重。说这话的是克里克特, 印第安纳州普渡大学的航天学教授。

对冒险爱好者来说，这是个大动作。蓝源和维珍银河共同盼望该市场让他们能经营盈利性质的太空旅行项目。同时提供一些有趣的研究机会，克里克特补充道。

微重力研究早已在国际宇宙空间站展开，但太空实验室的航行非常昂贵，更何况设备也需要对抗重力和振动来进入轨道，克里克特说。相较而言，亚轨道飞行的成本就只占小部分费用，而且还能给设备减负。

“这些旅行工具允许我们参与更为温和的太空往返行。” 克里克特说，“这样一来，旅游业就为我们创造了很棒的低成本科研室。”

亚轨道飞行可以验证实验的效度，研究人员想深究那些通常受重力影响而晦涩不明的现象, 例如液体中固体微粒的沉积或凝固，克里克特说。他试图弄清在低重力下，像燃油、血液这样的液体如何运作，而亚轨飞行给到机会，来开发这许多的可能性。

在被派往更昂贵的轨道飞行或深空任务之前，这可能也是他们更为实惠的一种方案，来探索航天技术与实验。比方说，低重力下的急诊外科技术的试运行成为了可能；又或者进行确定性研究——生物、化学实验的所有液体，在完成从火箭发射到零重力的转换之后，还能否留在正确的位置。

失重的短暂期间将会是限制因素，克里克特说，但这些航行也开放一个预期，就是研究人员可能与他们的实验项目一起起飞。这真是打开了科研的全新领域，而且是无法自动化的。

不过，这些航班并不会为大部分宇航科学家所使用，麦坎德利斯如是说。他与NASA合作探测火箭30年余，同时也做运行亚轨道飞行实验的器械搭载火箭。但这些要贵得多，而且都是一次性的，可以飞高到海拔435英里（700公里）。

如此高度对一系列太空物理实验是必要的，包括他研究的那种紫外线天文学。即使到62英里高，大气仍稠密到能与电磁信号产生干扰，所以他们需要在重要时期保持这个高度。

“我对外讲，什么时候你们能到186英里（300公里）再来和我谈。”

尽管如此，麦坎德利斯还是很欣赏私人航天行业在增加宇航方法上的努力，他认为这些企业与早期航海航空领域的先锋们高度相似。

“有人认为这事很浪费，但我将其视作一次演进。”他说。“如果你想拥有更强大的太空基建，这些是必须踏出去的几步。”

BY: Edd Gent

FY: ASTROLILI观星栗栗

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关键词： 维珍银河 得克萨斯 研究人员

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