近日,中國民營航天企業藍箭航天空間科技股份有限公司(以下簡稱“藍箭航天”)發布了朱雀三號可重復使用液氧甲烷運載火箭,這是我國首款不銹鋼運載火箭。
火箭箭體是你手里的保溫杯、你家高壓鍋的不銹鋼造的,燒的“油”是你家熱水器每天在燒的甲烷,同時還能回收重復使用……這種火箭,你的第一反應是不是馬斯克的“星艦”?你的判斷沒錯。不過,有一款來自中國的新火箭也點亮了同樣的“科技樹”,它就是朱雀三號。 仔細看藍箭公布的朱雀三號參數,能看出不少門道——它對標的是當前全世界發射頻率最高的火箭——美國SpaceX公司的獵鷹9號。不可否認,獵鷹9號是目前唯一大規模商用的可復用火箭,創造了大量紀錄,用得最多的一子級,已經重復使用了接近20次。然而,獵鷹9號的液氧煤油推進劑,其實并不太適合重復使用。 專家介紹,馬斯克為獵鷹9號選擇了“灰背隼”發動機,主要看中了它技術成熟、可靠性好、推力大,但煤油有個天生的缺陷,就是燃燒后容易燒結、積碳,回收后要清理很麻煩,而且很難完全洗干凈。“迄今為止,我們都很難說,重復使用以煤油為動力的獵鷹9號,到底能省多少錢。” 而甲烷燃燒后幾乎沒有結焦,維護起來比煤油發動機容易很多,省錢又省人工,還省時間。“成本低、效率高、環保性強,都是液氧甲烷燃料的優點。”從這個角度看,朱雀三號的理論性價比上限要比獵鷹9號更高。 除此之外,朱雀三號的官宣文字中,“采用S301系列不銹鋼制造火箭貯箱”讓人眼前一亮。這也就意味著,藍箭要和馬斯克一樣,用不銹鋼來造火箭了。 專家說,不銹鋼最大的缺點就一個字:重。但優點很多,強度高、耐高溫低溫、耐腐蝕,而且極其便宜。SpaceX官網數據顯示,“星艦”飛船再入大氣層時,20%的表面暴露在1470℃高溫下,還有20%最高溫超過1300℃,其余最高溫低于1176℃。而不銹鋼的熔點在1398~1454℃,比目前任何主流箭體材料都要耐高溫。大家都知道,太空里更多的是極寒環境。神奇的是,不銹鋼在低溫下強度還會提高50%。我們在之前的引力播中曾介紹過,4月20日“星艦”首飛雖然失敗,但它在天上翻滾了好久才解體,不銹鋼箭體的強度可見一斑。 然后它還有一大優點就是廉價,我們日常生活中,隨處可見不銹鋼的身影,大家家里的高壓鍋、保溫杯、櫥柜等,常常會用到這種材料。 不過由于不銹鋼重,所以想用它造火箭,首先發動機必須足夠優秀。而且用不銹鋼造箭體其實技術含量很高。以“星艦”為例,它的直徑達9米,但不銹鋼殼體做得非常薄,厚度不到4毫米,又大又薄又耐壓,背后的材料技術和加工水平都非常高。 由此可見,藍箭航天要挑戰的“不銹鋼朱雀”,還有不少要克服的困難。不過朱雀二號已成功升空,這無疑為“升級版朱雀”的研發注入了一劑強心針。 朱雀二號是我國首型以液氧甲烷為推進劑的中型液體火箭,由藍箭航天自主研制。發動機以液氧甲烷作為推進劑,是朱雀二號最大的特點之一。液氧甲烷,通俗地說,就是液態的氧氣和天然氣。就像我們剛剛提到的,這種燃料在地球上資源豐富,成本低廉;燃燒效率高,有利于提升運載能力;同時,燃燒后的產物是水和二氧化碳,相對比較綠色環保,有利于火箭重復使用。 12月9日,朱雀二號遙三火箭將三顆試驗衛星成功送上了460公里太陽同步軌道。在這之前,朱雀二號已經進行過兩次發射。去年年底,朱雀二號遙一火箭發射,因為二級游機異常關機故障遺憾未能入軌。之后,技術團隊對問題進行了分析與改進,今年7月,朱雀二號遙二火箭發射升空,任務取得成功,它也成為了全球第一枚成功入軌的液氧甲烷火箭。 兩次飛行實測數據,驗證了朱雀二號全箭各個系統設計的正確性和工作穩定性,也為朱雀三號的設計研發奠定了基礎。讓我們一起期待更多好消息吧!
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