[发明专利]组合航天器和轨道飞行器发射回收方法

说明书

技术领域

本发明属于航天器的发射技术领域，特别是涉及一种组合航天器和应用该组合航天器的轨道飞行器发射回收方法。

背景技术

现在通常使用三级火箭发射航天器，耗资巨大，完全不能重复使用。美国的航天飞机只实现了部分的可重复使用，成本同样很高，而且出了两次机毁人亡的重大事故。可见航天飞机不是一种非常成功的设计。

美国艾龙·马斯克采用垂直回收法的猎鹰9号系列火箭也多次失败。可见其方案构想并不十分完善。

英国人理查德·布兰森，维珍银河太空船是世界上第一架商业太空船。其采用飞机和飞船组合的方式。但是，2014年10月31日，维珍银河太空船二号在美国加州莫哈韦沙漠试飞发生爆炸，两名飞行员一人跳伞逃生后受伤，一人死亡，太空船残骸散落在沙漠。后续机型至今也未成功。可见其方案构想同样并不非常理想。

发明内容

本发明为克服现有技术中存在的技术问题而提供组合航天器和利用该组合航天器的轨道飞行器发射回收方法，该组合航天器可以提高发射的安全性、可靠性、便利性，实现可重复性发射，从而能够大幅降低航天发射和回收的成本。

一种组合航天器，包括飞艇和航天器本体，飞艇以可解锁的方式与航天器本体连接，飞艇用于在携带航天器本体达到平流层后与航天器本体分离，航天器本体上设置有能够将航天器本体送入轨道的发动机。

传统的从地面发射的火箭，燃料占箭体总质量的90％以上，且大部分燃料都消耗在大气层内。本发明由于使用飞艇直接将飞船带入3万米高空发射，保守估计可以比传统火箭节约80％以上的燃料的费用，在同等质量下，可以发射更多有效载荷。

而且可以实现全域、全天候发射。由于飞艇本身可以机动，因而可以把带三角翼可重入大气层式飞船或单级火箭带入任何经纬度发射。由于风雨雷电等气候现象只发生在低空的对流层。平流层是最适合大气层内飞行的高度，不会受到风雨雷电的影响。地球大气的平流层水汽、悬浮固体颗粒、杂质等极少，天气比较晴朗，光线比较好，能见度很高，也便于高空飞行。平流层的大气上暖下凉，大气不对流，以平流运动为主，飞艇在其中受力比较稳定，便于飞行员操纵架驶。因而本发明依靠飞艇将带三角翼可重入大气层式飞船或单级火箭带入平流层内发射可以极大的提高发射的便利性和适用范围。

优选的技术方案，其附加特征在于：飞艇为硬式氦气飞艇。

硬式氦气飞艇升限高，可达2万至3万米。通过将飞船携带到如此的高度再发射，可以节约大量的飞船燃料，减少飞船的总质量和造价。而且，氦气飞艇在满足浮力要求的同时，安全性高。

进一步优选的技术方案，其附加特征在于：航天器本体为带三角翼可重入大气层式飞船或单级火箭。

更进一步优选的技术方案，其附加特征在于：

带三角翼可重入大气层式飞船包括飞船本体和载人舱，飞船本体和载人舱以可挂载可解锁的方式连接，飞船本体设有三角翼翼身和发动机，载人舱设有降落伞。

通过单独设置载人舱，可以在紧急时刻，将载人舱与飞船本体分离，单独使载人舱落地，从而大幅度的提高了成员的安全性。

优选的技术方案，其附加特征在于：飞艇上安装有航天器滑轨发射或投放发射系统。

通过滑轨发射的方式，能够让航天器以水平发射，前进一段距离后再向上转向。但发射架上需设置引流挡板，防止火箭发动机尾焰烧灼飞艇。

通过投放发射的方式，在航天器本体以自由落体方式离开飞艇一段距离后再空中点火，从而也能够避免航天器本体的尾焰伤及飞艇。但是航天器本体解锁离开飞艇的短暂瞬间姿态控制较难。

以上两种发射发射各有优劣，可以根据挂载航天器具体情况研究确定。

一种使用上述组合航天器的轨道飞行器发射回收方法，先由飞艇将航天器本体携带至平流层，然后航天器本体上的发动机点火，推动航天器本体进入运行轨道。

本发明由于使用飞艇直接将飞船带入3万米高空发射，保守估计可以比传统火箭节约80％以上的燃料的费用，在同等质量下，可以发射更多有效载荷。