论坛回复友疑:为嘛不用热气球或飞艇把火箭带到高空发射呢?
网友:为嘛不用热气球或飞艇把火箭带到高空发射呢?
我简答:
???你能用热气球或飞艇空中运输一艘驱逐舰吗?OP说的是1)提高载重 2)控制成本,这种火箭发射时轻不了,主要是氧化剂的重量,基本是战舰的重量了。热气球是绝对不可能的。恁算算这种飞艇的体积和大小吧。。。 空中都市/省份,这个成本。。。 氦气的话,人类根本没有这么大库存以及补充损耗。氢气的话,万一兴登堡后就是一枚核弹。
同温层以内的飞艇只是提供区区2-4万米的重力势能,本身也没有初始速度,本身运上去也不便宜,为啥搞这么麻烦。。。 维珍,SC的双体大飞机辅助发射,一大缺陷就是有效载重太小太迷你,因为双体大飞机的载重太杯水车薪(丫可是比AN225还大不少一样大6发,但根本不够带中小火箭的,只能带迷你探空级火箭)。
老老实实SABRE发动机*4 做SSTO是正道。可惜现在的西正客资本家都被花哨PR类火箭吸引,连SSTO都不给钱,那其它更烧钱的(造气球便宜,造一个城市大小的有史以来最巨大结构装危险氢气可是比火箭都烧钱。另外也要考虑结构强度和补充高度的巨大动力。比如这次马义隆发射,一大堆发动机都不工作刚升空就不停起爆爱好者拍得清清楚楚,可能大部分是马义隆造得烂,但发射时就废了不点火的3台至少外围那2台确定是钢筋混凝土的发射台不够结实,整个崩塌了烧毁了,非常可能是碎片击中了外围2台)根本更不可能给钱
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简单初中估算:
lol算是个乐子吧,初中理想气体方程给个极简估算。实际上也和所有普通飞艇的数据完全吻合,因为普通飞艇飞不到高空的也没有极大形变和极大机翼升力,也就那回事
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首先,要知道所有飞艇都有自己的死重,和最大气体容积。这两个比值就是结构比重吧,完全决定了纯粹浮力和机体强度。既然要吊火箭,强度不能太低吧,高空维持高度也要高性能的发动机吧。气象气球那种到了一定高度会自己炸掉的,绝对吊挂不了更是发射不了火箭
所有普通飞艇,从兴登堡,到现代比如齐柏林NT等各种大小现代飞艇,都是大概那个样子左右:每立方米容积 = 1kg左右死重。如果只装燃料,压舱,飞行员这些必不可少的,大概每立方米950g。正常商业运营,大概每立方米1050g。


类似米帝Airlander10 / HAV304这样还在发展中的最新式有机翼中高度飞艇,还没大有批量商业好像(最早交付估计2026年以后了),这种每立方米525g。
假设以后技术还能再发展,新材料新设计之类,Airlander10基础上打个8折给个优化估计420g?


气象高空气球,大约每立方米15g。随着高空压力减小会越来越体积涨大。强度太低了基本是减重压倒一切,一定高度后就会自己爆掉。

飞艇体积呢,中型的是宽高10-20米吧,大号的比如200吨死重兴登堡,还有20吨Airlander10有机翼所以较宽的宽度是40米。咱大度一些,算体积给按宽高50米*50米,来估计长度OK?
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然后如果要发射大载重的中型火箭,500-1000吨吧,再加上辅助设施,吊挂机构等等等等。。。不管了就按要浮力1000吨来算。
(1)兴登堡巡航高度250m,Airlander10试飞高度达到1000米。先推算下1000米?
标准条件下,空气比重1111g/立方,氢气77g/立方按加热10度算75g。氦气153g/立方按加热10度算150g。
可以看到,普通飞艇1000米已经达到极限了,商业运营配置根本光靠浮力没法1000米。极精简配置的话,
氢气载重1000t:要50米宽,50米高,5600米长。大概五艘帝国级灭星者首尾相连

氦气载重1000t:要50米宽,50米高,32公里长。大概比SS超级灭星者还长3公里。。。 或者宽福特级航母线度,高福特级航母线度,长三艘福特级航母首尾相连

Airlander10好得多,即使不考虑机翼升力,光靠浮力可以氢气 50米宽 50米高 1000米长载1000t。氦气要 50米宽 50米高 1150米长载1000t。
当然了,1000米高度发射火箭毫无任何意义,对火箭负载不会有啥可观改善,而且直接山顶修个发射场也一样。仅仅是估着玩。
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(2)下一个,10000米。
这一个比较棘手了,所有的现代飞艇浮力全部都完球。
空气比重413g/立方,氢气29g/立方按加热10度算28g。氦气57g/立方按加热10度算55g。
搭眼一看就能看出来所有飞艇全完蛋。就算把Airlander10结构重量打个8折420克/立方,那标准条件下不用机翼升力也浮不到这么高。实际上,420g用氢气浮力极限标准条件9000米。氦气极限标准条件8250米。而且这个极限高度载重为零。
而且,只是提升10000米还要巨昂贵巨麻烦,真的是没事儿找事儿,在地面发射更合适的大火箭载重会大得多得多。
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(3)同温层顶部,20000米。如果能实现的话这个高度还比较经济
1万米飞艇就已经全军覆没,这里纯粹为了好玩,算算毫无结构强度的探空气球吧。。。
空气比重88g/立方,氢气6g/立方。氦气12g/立方。
探空气球氢气载重1000t:哪怕轻薄无比的探空气球也要50米宽,50米高,7700米长。大概七八艘胜利级灭星者那么大
探空气球氦气载重1000t:要50米宽,50米高,8400米长。大概七艘帝国级灭星者那么大
lol
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(4)30000米
这个是标准情况下,不考虑局部高空气流气温,爆炸前多撑会儿,32000米,105000尺就是很多探空气球的浮力极限了。。。
空气比重18g/立方,氢气1.3g/立方。氦气2.5g/立方。
探空气球氢气载重1000t:要50米宽,50米高,300公里长。lol太抽象了,按500米宽,500米高的立方体,就是2360米长
探空气球氦气载重1000t:要50米宽,50米高,1050公里长(开高速路,北京到南京距离)。或者按1000米宽,1000米高立方体,2000米长
顺便说一下,氦气储量举世无匹的米蒂,全北米储量,只够这艘氦气探空气球充满的½。。。连一半儿都充不满,更别提补充损耗了。全世界当前估计氦气可开发储量,全采净了可以充20个气球。然后全地球都没氦气能采了,我们铝焊工和仪器制冷要骂粮了。 P.S. 搞错了氩气按立方算了忘了密度惭愧哈哈,该按重量算。5000吨氩气一样很恐怖就是了,米国库存储量10亿立方17万吨,全世界目前可开采总储量400亿立方680万吨
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(5)40000米,平流层上方。再往上要靠特化薄皮和极好运气,完全没有载重意义了。。。
一般的高空气球不考虑局部高空气流气温特殊情形之类,标准情况下在这个高度没有浮力,只会下沉。。。
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综合以上,如果要用气球/飞艇浮力来升高火箭,就不说只是牺牲火箭重量、仅仅减少一小段阻力和重力势能,就不说大工程可靠性运营成本会吓死人,那它也不会像飞机发射一样提供额外速度也相对稍微成熟合理一点。所以,万米和以下的还是交给天马,维珍747+LauncherOne,Stratolaunch那样的飞机吧,打几个小火箭探空火箭,给小火箭增点效,除了减租和势能之外那个发射速度也基本可以加到dV上。
只要是小卫星不大就行。天射大卫星大载重是绝对绝对不可能的。除非飞机急剧变大。。。想着无底洞的巨型天射,还不如去开脑洞搞天钩投石机