
SpaceX公司目前研制的“蚱蜢”火箭使用灰背隼-1D煤油液氧发动机,强大发动机和先进的姿态控制技术是垂直降落的保证。
可重复使用火箭可避免发动机砸民房
大公网评论员 红岸
12月2日1时30分,长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心发射升空,火箭起飞后8分钟左右后,一级火箭残骸陨落在湖南省绥宁县瓦屋塘乡等乡镇。按照长征三号乙运载火箭的飞行时序,助推器分离大约在130秒左右,火箭的第一级发动机与第二级分离大约在150秒左右,第一级和第二级分离的高度大约在70公里,分离的助推器砸入民房并不是一件稀罕的事件,可以说建立在内陆的发射场,比如西昌发射中心,向东发射火箭时必然会出现助推器和第一级乱丢的问题。
传统的火箭为多级结构,在上升过程中抛弃掉已经使用过的助推器和第一级、第二级发动机,逐步减轻火箭质量,最终将有效载荷送入轨道,因此被抛弃的发动机或者助推器就会落到地面或者海上,比如美国的卡纳维拉尔角就是一个非常理想的发射基地,首先是纬度低,可以节省火箭燃料并提升近地轨道的运载能力,其次是溅落的火箭助推器可以落入海中,不存在乱砸的问题,也有助于回收使用。我国有修建在内陆的航天发射场,针对这个问题的解决办法就是把发射场修建到海岛上,比如海南的航天发射基地,其次是使用可重复使用的运载火箭,其特点是火箭助推器和第一级、第二级可以可重复使用,在发射之后依然可以通过垂直降落返回技术或者降落伞回收使用,美国国家航空航天局的航天飞机就是使用了可重复使用的固体助推器,只不过它的回收方式比较传统,使用了降落伞回收,这样会造成一定的冲击、损坏。
比较先进的可重复使用火箭技术采用了垂直降落技术,甚至具备返回级再入的能力,SpaceX公司目前研制的“蚱蜢”火箭就是一个典型的代表,其动力装置为一台灰背隼-1D煤油液氧发动机,海平面推力可达到55吨,在燃气发生器循环煤油发动机中算是佼佼者,正是其强大的推力保证使得“蚱蜢”火箭可以实现垂直发射和垂直着陆,其中涉及到多种先进的姿态控制技术,比如在2013年3月测试中,SpaceX公司验证了油门控制降落技术和闭环推力矢量技术,2013年8月的测试中进行了横向100米的侧飞,显示出优异的可重复使用能力。
早期的可重复使用火箭技术一般采用降落伞和缓冲气囊降速,在推力矢量和容错飞控技术、发动机多次启动关机性能以及释放牵制系统等技术日益进步的今天,以火箭动力垂直降落的方式是未来可重复使用火箭的基本模式,SpaceX公司在通过“蚱蜢”火箭测试其可重复使用技术后将会应用在猎鹰系列火箭上,“猎鹰”9号火箭的第二级发动机也具备回收能力,在火箭发射后第一级和第二级可以回到发射场附近的预定地点并进行再次利用,这样可降低火箭发射的费用,5.2米直径整流罩的猎鹰火箭发射单价为5000万美元,而嫦娥三号使用的CZ-3B发射单价为6000万美元左右。(作者为大公军事评论员)
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