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“航空”和“航天”傻傻分不清楚?

作者:北京科學中心

稽核專家:錢航

中國航天科技集團一院航天科普專家

今天是中國航天日,這是航天領域的一個特殊日子。在這個值得紀念的日子裡,我們既要熱烈慶祝中國航天事業取得的輝煌成就,也要澄清一個常見的誤解:航空航天并不完全是“一回事兒”。盡管“航空”與“航天”這兩個詞彙常被連用,但它們在技術領域和應用範圍等方面有着清晰的界限。今天,就讓我們一起深入探究這兩者的差別吧。

太空與地球的分界線——卡門線

關于航空與航天的确切界限,國際上尚未形成統一觀點,但為了确立一個相對通用的标準,國際航空聯合會引入了“卡門線(Kármán line)”這一概念。

在了解卡門線之前,我們得先來了解一下大氣層,科學家把大氣層一共分為五層,包括:

對流層(0-10km左右)

平流層(10-50km左右)

中間層(50-85km左右)

熱層(80-800km左右)

散逸層(800-2000或者3000km左右)

我們平常乘坐的客機飛行高度是6800-8000米之間,在對流層和平流層的交界處附近,能留在空中不掉下來,主要靠的是空氣的升力,機翼形狀經過精心設計後,隻要到達一定速度,就可以讓機翼上下産生足夠的氣壓差,進而産生空氣的托舉力,托着飛機飛起來。在距離地面100km的“卡門線”,由于大氣過于稀薄,飛機無法進行正常飛行。是以,卡門線可以認為是大氣層和太空的分界線。

“航空”和“航天”傻傻分不清楚?

卡門線 | 中國國家地理

錢學森将“航空、航天、宇航”三個技術名詞的範圍界定為:把在大氣層内的飛行活動稱為“航空”;把大氣層以外,太陽系以内的飛行活動稱為“航天”;把飛出太陽系,到廣袤無垠宇宙空間的活動稱為“宇航”。

簡而言之,航空特指飛行器在地球大氣層内的航行,無論是否載人。而航天則是指航天器脫離大氣層,進入宇宙空間的航行,也被稱為空間飛行或宇宙航行。随着人類對更廣闊空間的渴望與探索,我們的活動範圍從陸地擴充至海洋,再從海洋延伸至大氣層,最終沖破大氣,深入宇宙。這一過程正是人類不斷拓展自身活動邊界的生動寫照。

飛行環境和飛行高度

航空技術主要集中在軍用和民用飛機的研發,以及吸氣發動機的制造等;相對而言,航天技術則着重于無人與載人航天器、運載火箭和飛彈武器的開發。航空器和航天器作為這兩種技術的典型代表,它們之間的主要差異展現在飛行環境和飛行高度上。

“航空”和“航天”傻傻分不清楚?

C919 | 人民日報

航空器始終在稠密的大氣層内飛行,其工作高度受到限制。目前,現代飛機的最大飛行高度約為距離地面30多公裡。即便未來飛機的飛行高度有所提升,它仍然無法脫離稠密的大氣層。

與此不同,航天器則需要穿越稠密的大氣層,進入近似真空的宇宙空間,并按照類似于自然天體的運動規律飛行。航天器的運作軌道近地點高度至少達到100千米以上。

“航空”和“航天”傻傻分不清楚?

長征二号丁運載火箭 | 人民日報

對于運作中的航天器而言,研究太空飛行環境也至關重要,這與其距離地球的飛行高度密切相關。

飛行動力裝置和工作時限

航空器都是用吸氣發動機提供推力,吸收空氣中的氧氣作氧化劑,本身隻攜帶燃燒劑;航天器它的發射和運作都是運用火箭發動機提供推力,既帶燃燒劑又帶氧化劑。吸氣發動機離開空氣就無法工作,而火箭發動機離開空氣則阻力減小有效推力更大。

“航空”和“航天”傻傻分不清楚?

發動機洶湧噴出的火焰 | 人民日報

吸氣發動機包括燃燒劑箱在内都可随飛機多次使用,而發射航天器的運載火箭目前較多是一次性使用。雖然航天飛機的固體助推器經過回收可以重複使用20次,它的軌道器液體火箭發動機可以重複使用50次,但是和航空器使用的吸氣發動機比較起來,使用次數仍然是很少的。

吸氣發動機所用的燃燒劑僅僅為航空汽油和航空煤油,而火箭發動機所用的推進劑卻是多種多樣的,既有液體的,也有固體的,還有固液型的。

“航空”和“航天”傻傻分不清楚?

航空發動機 | 百度圖檔

無論是軍用還是民用飛機,最大航程大約2萬千米,最長飛行時間不超過一個晝夜。它所活動的範圍和工作時間都是很有限的,主要是用于軍事和交通運輸。雖然通用輕型飛機應用比較廣泛,但是每次活動的範圍相對來說更小。而航天器在軌道上可持續工作非常長時間。

回顧中國航天事業的發展曆程,從飛彈研發到衛星發射,從北鬥導航系統建設到探月工程的實施,每一代航天人都憑借着堅韌不拔的精神和自主創新的智慧,鑄就了一系列舉世矚目的輝煌成就。如今,航天活動在中國經濟建設和社會發展中已經扮演着舉足輕重的角色,為推動國家科技進步和産業更新注入了強大的動力。