航空、航天、臨近空間 如何區分, 你用對了嗎?

2020-10-18 航天面面觀


航空、航天、臨近空間……最近幾年,這些詞語頻頻出現在報刊雜誌、網絡媒體上,它們的發展日新月異,時不時就能看到相關報導。但若問什麼叫航天?什麼叫航空?什麼叫「臨近空間」?它們之間有什麼不同?恐怕有不少人要上網查一查才能做出準確的回答。

近幾年,在和朋友聊天過程中、在相關報導詞語使用上、在一些演講、訪談節目中,發現很多人對這幾個概念還沒有真正理解,經常用錯,可以說用錯的現象非常普遍了,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、區別,希望大家看過此文後能正確區分、運用這幾個詞語,希望「航空航天」傻傻分不清楚的狀況不再出現,以後,當你的朋友用錯時,你還能「炫耀」一下呢,哈哈,希望大家把此文分享給你的小夥伴,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%氮氣,21%氧氣,少量二氧化碳和水汽構成。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、直升機、飛艇和氣球等飛行器統稱為「航空器」。所謂「航天」,就是人類衝出地球大氣層,到宇宙太空中去活動,即宇宙航行。它所使用的是太空飛行器及其運載火箭。

  航空和航天到底以什麼為界限呢?目前國際上觀點不一,還沒有非常明確的劃分,但為了有一個相對通用的標準,國際航空聯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公裡。卡門線外為太空。該線以西奧多·馮·卡門(Theodore von Kármán,錢學森的老師)命名。

  這個概念被定義後,國際上慢慢就接受了這一概念,現在成為了一種標準,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,在報導時也會重點提及這條100公裡的高度線,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公裡的空域,航空與航天的空間結合部。是人類還未大規模開發的空白區域,具有非常重要的戰略意義和利用價值。這個區域高於商用飛機的飛行空域,但低於軌道衛星。儘管部分飛機和衛星、飛船在技術上也能夠到達臨近空間,但要長期停留必須消耗大量燃料。「臨近空間飛行器」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方面的研究,未來乘坐臨近空間飛行器去高空旅旅遊還是很有可能的。除了載人旅遊之外,臨近空間還是一個可提供全天候高速率無線網絡覆蓋、高解析度地理測繪、高空交通指揮、對地高精度監控、對天高清晰成像等科學研究和新型空間服務的理想區域。與同步衛星系統相比,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,可大幅降低地面設施建設的費用,減少對周圍環境的輻射汙染,造價和產生的通訊資費相比同步衛星平臺和鋪設光纜都更便宜。目前,對臨近空間的探索已經引起了高度關注和重視,多國政府、科研機構及高科技巨頭都已經加強了對臨近空間的科學探索。

  臨近空間,挖掘潛力巨大,期待有更好的開發。

  好了,現在大家對「航空」「航天」「臨近空間」這幾個概念有大致了解了吧?希望大家正確區分,以後不要再用錯了哦。

  太空飛行器在大氣層外飛行,運行軌道的近地點高度至少在100km以上。航空器在稠密大氣層中飛行,飛行高度有限,我們把這一點歸為「飛行環境」因素吧,除了「飛行環境」不同,航空與航天還有哪些不同呢?

  【航空、航天還有哪些區別?】

  1、飛行原理不同

  長二F運載火箭升空。

  太空飛行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。飛行原理依據牛頓第三定律,即作用力和反作用力原理。而航空器應用吸氣發動機提供推力,只自帶燃燒劑,氧化劑來自於吸收空氣中的氧氣。並且,飛機、直升機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,太空飛行器需要達到足夠的速度才能夠實現太空飛行。

  要衝出大氣層,理論上必須達到7.9km/s的第一宇宙速度;擺脫地球引力進入太陽系,理論上必須達到11.2km/s的第二宇宙速度;要擺脫太陽引力進入銀河系必須達到16.6km/s的第三宇宙速度。而航空器的速度就低得多,現代飛機最快速度將近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。

  太空飛行器在軌可持續工作時間很長。比如「旅行者1號」(Voyager 1),1997年升空,如今已經飛行了近41年了,距地球距離達到了200多億公裡,成為飛得最遠的人造太空飛行器。航空器呢,它的活動範圍和工作時間則很有限,如飛機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

  太空飛行器的發射,一般由運載火箭垂直升空完成。在發射過程中,運載火箭要轉向、逐級脫離並送太空飛行器入軌。

  返回時,太空飛行器必須經歷離軌、過渡、再入和著陸四個階段,難度遠遠高於航空器的降落。航空器以飛機為例,它的升空是從地面到安全高度的一個加速的運動過程,降落時需要經過下滑和著陸,困難程度大大小於太空飛行器。

  2018年7月12日,C919大型客機102架機從上海浦東機場起飛,歷經1小時46分的飛行,平穩降落在山東東營勝利機場。

  可見,航空和航天儘管在多方面互有聯繫,但互相之間也有很大的差別,了解後就不容易混淆了。「航天」一詞,並不是由來已久,那麼它是怎麼產生的呢?與它很像的「航宇」又是指什麼呢?

  【「航天」一詞的由來】

  「斯普特尼克一號」(Sputnik-1)。



  1957年10月4日,蘇聯發射了世界上第一顆人造地球衛星,稱作「斯普特尼克一號」(Sputnik-1)。當時,中國還沒有「航天」一詞,更沒有「太空飛行器」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:著名科學家錢學森,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,就不能不說起錢學森。他不僅是中國航天之父,同時也是"航天"一詞的首創者。

  20世紀60年代後期,錢學森研究了星際航行的歷史現狀和未來發展,他認為現階段人類還只能在太陽系內航行,在太陽系內的航行可以稱為「航天」並可與中國已有的「航海」空」詞彙相對應,將來飛出太陽繫到其他恆星的航行,可以稱為「航宇」。這樣,中國就有了「航天」一詞。「航天」一詞很快就被中國科學技術界普遍接受。

  因此,我們將有關的事業、單位、人員和飛行器,都冠以「航天」的頭銜,如航天事業、航天局、航天員和太空飛行器等等。

  【航宇】

  宇宙航行的範圍過於寬廣。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。而最遠的冥王星,離太陽近40天文單位。如果以彗星的活動範圍計算,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恆星,銀河系中有1000多億顆恆星,銀河系的半徑達5萬光年。光年是光行進1年的距離,光速為30萬千米/秒,1光年大約是10萬億千米。可是,在宇宙中,有1000多億個像銀河系一樣的星系, 統稱河外星系,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,衝出地球大氣層在太陽系範圍內活動,與衝出太陽系在銀河系活動,它們對科學技術的要求不可同日而語。離太陽最近的恆星比鄰星,距離太陽達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,這是目前的技術所遠遠不能勝任的。

  正是由於上述原因,我國著名科學家錢學森認為,宇宙航行應劃分為兩個階段,第一階段是在太陽系內活動,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,要實現航宇的理想,科學技術還需要若干次大的飛躍。

  當前,人類還處在航天探索的前期發展階段。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:「人類還沒有達到讓每一個個體都有探索太空或揚帆遠航的水平,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!

  希望航天技術不斷發展,希望我們的太空飛行器能飛得越來越快,希望我們的探索之路能走得越來越遠!

  加油吧,世界航天!

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