近日,中国民营航天企业蓝箭航天空间科技股份有限公司(以下简称“蓝箭航天”)发布了朱雀三号可重复使用液氧甲烷运载火箭,这是我国首款不锈钢运载火箭。
火箭箭体是你手里的保温杯、你家高压锅的不锈钢造的,烧的“油”是你家热水器每天在烧的甲烷,同时还能回收重复使用……这种火箭,你的第一反应是不是马斯克的“星舰”?你的判断没错。不过,有一款来自中国的新火箭也点亮了同样的“科技树”,它就是朱雀三号。 仔细看蓝箭公布的朱雀三号参数,能看出不少门道——它对标的是当前全世界发射频率最高的火箭——美国SpaceX公司的猎鹰9号。不可否认,猎鹰9号是目前唯一大规模商用的可复用火箭,创造了大量纪录,用得最多的一子级,已经重复使用了接近20次。然而,猎鹰9号的液氧煤油推进剂,其实并不太适合重复使用。 专家介绍,马斯克为猎鹰9号选择了“灰背隼”发动机,主要看中了它技术成熟、可靠性好、推力大,但煤油有个天生的缺陷,就是燃烧后容易烧结、积碳,回收后要清理很麻烦,而且很难完全洗干净。“迄今为止,我们都很难说,重复使用以煤油为动力的猎鹰9号,到底能省多少钱。” 而甲烷燃烧后几乎没有结焦,维护起来比煤油发动机容易很多,省钱又省人工,还省时间。“成本低、效率高、环保性强,都是液氧甲烷燃料的优点。”从这个角度看,朱雀三号的理论性价比上限要比猎鹰9号更高。 除此之外,朱雀三号的官宣文字中,“采用S301系列不锈钢制造火箭贮箱”让人眼前一亮。这也就意味着,蓝箭要和马斯克一样,用不锈钢来造火箭了。 专家说,不锈钢最大的缺点就一个字:重。但优点很多,强度高、耐高温低温、耐腐蚀,而且极其便宜。SpaceX官网数据显示,“星舰”飞船再入大气层时,20%的表面暴露在1470℃高温下,还有20%最高温超过1300℃,其余最高温低于1176℃。而不锈钢的熔点在1398~1454℃,比目前任何主流箭体材料都要耐高温。大家都知道,太空里更多的是极寒环境。神奇的是,不锈钢在低温下强度还会提高50%。我们在之前的引力播中曾介绍过,4月20日“星舰”首飞虽然失败,但它在天上翻滚了好久才解体,不锈钢箭体的强度可见一斑。 然后它还有一大优点就是廉价,我们日常生活中,随处可见不锈钢的身影,大家家里的高压锅、保温杯、橱柜等,常常会用到这种材料。 不过由于不锈钢重,所以想用它造火箭,首先发动机必须足够优秀。而且用不锈钢造箭体其实技术含量很高。以“星舰”为例,它的直径达9米,但不锈钢壳体做得非常薄,厚度不到4毫米,又大又薄又耐压,背后的材料技术和加工水平都非常高。 由此可见,蓝箭航天要挑战的“不锈钢朱雀”,还有不少要克服的困难。不过朱雀二号已成功升空,这无疑为“升级版朱雀”的研发注入了一剂强心针。 朱雀二号是我国首型以液氧甲烷为推进剂的中型液体火箭,由蓝箭航天自主研制。发动机以液氧甲烷作为推进剂,是朱雀二号最大的特点之一。液氧甲烷,通俗地说,就是液态的氧气和天然气。就像我们刚刚提到的,这种燃料在地球上资源丰富,成本低廉;燃烧效率高,有利于提升运载能力;同时,燃烧后的产物是水和二氧化碳,相对比较绿色环保,有利于火箭重复使用。 12月9日,朱雀二号遥三火箭将三颗试验卫星成功送上了460公里太阳同步轨道。在这之前,朱雀二号已经进行过两次发射。去年年底,朱雀二号遥一火箭发射,因为二级游机异常关机故障遗憾未能入轨。之后,技术团队对问题进行了分析与改进,今年7月,朱雀二号遥二火箭发射升空,任务取得成功,它也成为了全球第一枚成功入轨的液氧甲烷火箭。 两次飞行实测数据,验证了朱雀二号全箭各个系统设计的正确性和工作稳定性,也为朱雀三号的设计研发奠定了基础。让我们一起期待更多好消息吧!
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