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獵鷹重型雖然很厲害,中國已找到破解利器!

誰是火箭的最強者?

2018年美國東部時間2月6日約15:48,SpaceX公司開發的獵鷹重型火箭在美國佛羅里達州卡納維拉爾角的肯尼迪航天中心39號發射台(LC-39A)首飛成功,此後成功回收兩枚助推火箭,並飛向地球—火星軌道。獵鷹重型火箭高度是70米,直徑12.2米,可以將63.8噸物資送到「近地球軌道」,它的成功首飛,使其成為當今世界上最強大的火箭。一個私營公司開發的火箭能夠獲得如此重大的成就,自然引起了世界媒體的轟動。

但是,獵鷹重型並不是史上最強火箭,美國開發的「土星五號」火箭才是。土星五號高達110.6米,直徑10米,可以將140噸物資送入近地軌道。史上第二強火箭則是蘇聯的能源號火箭,可以將88噸物資送入近地軌道。土星五號和能源號都是在冷戰背景下產生的。

二戰之後,美蘇進入全面對抗時期,在它們的競爭中,航天實力的競爭又是最核心的。在整個上世紀五十年代,美國的航天都落後於蘇聯。蘇聯不僅首先將衛星發射上天,還首先將宇航員送入太空。這兩次落後深深刺激了美國政府和航天部門。1961年,美國政府宣布將進行「阿波羅計劃」,該計劃要在10年內將宇航員送上月球。為實現這個目標,美國將二戰期間為德國設計V2火箭的馮·布勞恩任命為火箭總負責人。馮·布勞恩先是完成了「木星」火箭,然後造出了「土星」系列火箭,其中以土星五號最為強大。

土星五號發射了阿波羅計劃中的12艘「阿波羅」飛船,其中的6艘將12名宇航員送到月球。正因為土星五號的鼎力相助,美國終於在1969年實現了人類首次登月,全球5億觀眾在電視里看到阿姆斯特朗踏上月球的土地。從1967年到1973年,土星五號共執行過13次發射任務,除了上述的12次阿波羅飛船之外,第13次任務是發射空間實驗室。1972年12月,阿波羅17號成功登月後,美國停止了登月計劃。土星五號在1973年執行完最後一次任務後,也停止生產,生產線也被拆除,從此成為神話一般的存在。

在美國宣布要執行登月計劃後,蘇聯也開始啟動登月計劃,為此開發了N1火箭,這款火箭如果發射成功,可以將94噸物資送入近地軌道。但因為資金短缺、技術不足,N1連續四次都失敗了,蘇聯在1974年正式放棄了N1火箭。因為從未成功發射,在盤點史上最強火箭的時候,N1是不被考慮在內的。

排在土星五號之後的是蘇聯能源號火箭,它是被設計來發射蘇聯的「暴風雪」號太空梭、空間站與重型衛星的,高度為60米,直徑8米,可將88噸物資送入近地軌道。1987年,能源號火箭進行第一次發射測試,沒有完全成功;1988年它第二次發射,獲得成功,將暴風雪號太空梭送入軌道,這也是它的最後一次發射,然後它就退役了。

在土星五號和能源號先後退役之後,一直到獵鷹號發射之前,排名第三、第四的分別是美國的德爾塔(三角洲)四號火箭和中國的長征五號火箭,它們可以分別將28噸與25噸物資送入近地軌道。這次發射成功的獵鷹重型火箭的運力雖然比不上土星五號和能源號,甚至不能夠算是真正的重型火箭,但63.8噸的近地軌道運力已經達到了此前史上第三、第四名的兩倍以上,從而登上史上第三、現役第一的寶座。

土星五號退役之後,美國開發太空梭,其主動力來自飛機自身的發動機,整個飛機捆綁著巨大的油箱而非火箭,再綁著兩個小的助推火箭。在美國的太空梭全部退役之後,美國開始重新考慮用大火箭發射飛船的方案。當前美國正在進行的是「空間發射系統」,這是太空梭發動機的改進版。「空間發射系統」的直徑是8.4米,預計高度是98米(載人)與120米(不載人),可以將70噸(載人)或者130噸(不載人)的物資送入近地軌道,因此比獵鷹重型更強大,但費用卻比後者高約10倍。

除了美國之外,於2016年11月3日首次成功發射長征五號火箭的中國,作為大火箭領域的新秀,也正在計劃製造更強大的火箭。相信未來幾十年,重型火箭與超重型火箭將陸續創造航天史上的新紀錄。

無論過去與未來如何,這次獵鷹重型在大火箭領域的作為都有效刺激了大型、重型火箭的研發。它被安排在肯尼迪航天中心的39號發射台(LC-39A)發射,而這正是當年土星五號鑄造輝煌的發射位。

文字來自《科技日報》2月11日第8版

中國的破解利器

記者從中國航天科工集團四院獲悉,我國超大直徑固體火箭發動機計劃於2018年春節期間點火驗證關鍵技術,2018年二季度進行全尺寸驗證試驗。該發動機直徑超過4米,刷新了此前由美國保持的3.7米世界紀錄。

「快舟」火箭總設計師梁紀秋近日對媒體表示,該發動機將應用於快舟21號、快舟31號大推力固體運載火箭。在近地軌道最大運載能力方面,快舟21號火箭可達20噸,快舟31號火箭則能達到70噸。

梁紀秋表示,快舟系列火箭處處體現商業航天的創新特質,打破了業界對固體火箭「只能用於武器裝備,不能用於發射衛星」的傳統觀念。其發射不僅比液體火箭快,精度上也不落下風,近地軌道衛星發射誤差可以控制在百米級。同時其性價比很高,發射費用低於每公斤1萬美元,不到目前國際宇航發射主流價格的一半。

2017年1月9日,快舟一號甲小型固體運載火箭在酒泉衛星發射中心以「一箭三星」方式完成首次商業航天發射服務。2017年4月,「快舟」獲得四箭四星發射服務合同,將在2018年擇機連續發射。近地軌道運載能力為1.5噸的快舟11號火箭,目前已完成初樣研製以及發動機試車、控制系統檢測等主要大型試驗,計劃於2018年上半年採用「一箭六星」方式首飛。

據悉,快舟21號、快舟31號火箭正在加緊研製中。超大直徑大推力固體火箭發動機問世後,不僅能將快舟系列火箭近地軌道運載能力由1噸級提高至20噸級,還能把發射成本降至每公斤5000美元。「美國的獵鷹九號是目前世界上最便宜的火箭,快舟要做到更便宜。」梁紀秋說。

航天科工火箭技術有限公司融資12億來造火箭

航天科工火箭技術有限公司(以下簡稱「火箭公司」)在上海聯合產權交易所舉行A輪增資簽約儀式,與8家社會投資機構(含部分民營社會資本)簽訂協議,現場募集資金12億元。

此次所募集資金主要用於快舟系列運載火箭產品研製、商業航天上下游產業布局與快舟總裝能力建設等。

目前,火箭公司位於湖北武漢商業航天產業基地的總裝總調中心(一期)已全面啟動項目建設,預計2018年底將建成投產,屆時將形成年產20發運載火箭總裝測試及試驗能力。

產品研製方面KZ-11已完成關鍵技術攻關,目前已進入全箭調試測試階段,將於2018年上半年以「一箭六星」方式完成首飛,更大運載能力的快舟產品已啟動研製工作。

此外,由火箭公司參與投資的航天行雲科技有限公司也將於2018年初註冊成立,這標誌著該公司在商業航天產業鏈的布局上又將邁出新的一步。

總結:

過去很長時間以來,中國的火箭發射都是成本最低的太空運輸工具。Space X的確做得很好,在短短十幾年時間已是世界上發射量最大的商業火箭發射公司。但是,相比中國型號豐富的火箭發射體系,未來一旦固態火箭技術不斷取得突破,一旦中國掌握了火箭回收技術,一旦中國武漢的航天產業基地建成,中國在火箭發射方面的成本就有望進一步下降,中國做到比Space X 發射成本更低並不奇怪,而且可能我們追上的時間並不會太長,特別是當中國航天市場需求暴漲以及產業基地大規模投資擴建的情況下。

最後,向我們的航天科技工作者致敬!他們的努力,讓我們在航天領域追上美國成為可能,我們都在等待那一天的到來!


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