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探索与创新

猎鹰火箭成功经验

网络新闻转载


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重型猎鹰火箭发射成功举世瞩目,不仅给NASA也给中国航天带来了很大压力


太空探索技术公司的重型猎鹰火箭2月7日凌晨发射成功,无论是火箭两枚助推器从天而降的壮观和科幻的一幕,还是樱桃色特斯拉在地球背景下远去的画面,都吸引了了无数的关注,其影响力远远超出传统航天迷的圈子。特斯拉跑车是否“出轨”的话题,也吸引了很多人来辩论。


马斯克极富个人魅力,既有工程师的技术又有商人的头脑,这个人在美国都是无法复制的


重型猎鹰的成功,很多人看到了技术极客马斯克的成功,有些人看到了灵活的私营公司的成功,有些人看到了美国航天和基础工业底蕴的强大,这些看法没什么问题,但对中国航天却没什么借鉴价值。难道中国航天科技集团公司能换个外行来的偏执狂全权领导么,难道航天科技公司能改制成为美国法律中的私营公司么?至于工业基础上中美两国更有巨大的差距。简单地说,马斯克和太空探索技术公司的成功经验无法简单照搬,但我要说的是,马斯克的成功经验不至于此,在更高的层次上,他开拓的发展道路为我们指明了前进的方向。


RS-68发动机特意用难度低的燃气发生器循环,然而这是条邪路,它将被高压补燃的BE-4发动机取代


马斯克和他的猎鹰系列火箭成功之前,全世界都从冷战时期航天竞赛中“清醒”下来,大家更多追求低成本和可靠性。怎么实现低成本呢?或许是航天飞机的失败打击太大,东西方不约而同的认命了,不再只求新技术革命性的降低成本,而是走上沿用老技术和降低技术水平路线。美国洛克达因公司研制了RS-68氢氧发动机,燃气发生器循环研制费用不高,虽然无论是比冲还是重复使用能力都比航天飞机主发动机RS-25差多了,但造价2000万美元比后者的4000万美元便宜多了,美国当年的战神五号火箭就使用RS-68B发动机。


阿里安6一二级改用悬挂式储箱,靠低技术降低成本,这是条老路更是邪路


美国如此欧洲也不例外,冷战时期的阿里安5火箭从大直径共底氢氧储箱、超临界氦增压等先进技术都用,而现在追求低成本的阿里安6火箭正好相反,储箱改为非共底的悬挂式储箱,重量轻的超临界氦增压技术取消。日本也是如此,从H-II到H-IIA再到现在正在研制的H-III火箭,其趋势就是降低火箭技术和性能,换取更低的成本和更高的可靠性。我们中国长征五号第二级也没有使用长征三号甲就使用的共底储箱,理由很简单就是要降低成本。


Merlin 1D除了用燃气发生器循环,其他各方面技术和性能都是顶尖的,可不是什么低端货


然而马斯克不信这个邪,他的做法完全相反。很多人一叶遮目,看到猎鹰火箭用低比冲的Merlin 1发动机,就认为猎鹰火箭技术水平低,但Merlin 1发动机几经改进已经是最优秀的燃气发生器循环液氧煤油发动机。Merlin 1D发动机室压达到了10.8兆帕,几乎是燃气发生器循环发动机的极限,它的比冲同样做到了极限,至于高达188的推重比,同样是令人惊叹的。猎鹰火箭使用全浸没的复合材料氦瓶,大大降低了储箱增压系统的重量,它还使用超冷推进剂,通过超低温增加液氧和煤油的密度,火箭甚至还使用超冷快速加注技术,降低推进剂的损失。猎鹰火箭还使用了先进的商用货架航电和自行开发的实时linux系统控制,可靠性高重量却很轻,比传统火箭高到不知哪里去了。


重型猎鹰两枚助推器再次回收,可靠性爆表,NASA自己都没这技术,厚着脸皮贴上来合作呢


太空探索技术公司还一反传统开创了火箭研制高度垂直整合的模式,简单地说就是缩短供应链,能自己做的部分不对外采购,从而尽可能降低成本,这一模式连当初不屑一顾的联合发射联盟(ULA)都学过去了,未来火神火箭的发动机要自己制造。另外猎鹰火箭的通用化系列化组合化做的极为出色,一种火箭包打天下不说,猎鹰九号第一级直接做重型猎鹰助推器,这种通用组合程度在现有火箭中也是绝无仅有的。


重型猎鹰捆绑的助推器就是回收的猎鹰九号一级,通用程度让我们羡慕不已,紧追才是正道


猎鹰火箭为了提高可靠性,不是如阴谋论者想象的那样,跪求NASA开恩给点成熟技术,而是使用和开发高性能传感器和故障自动检测系统,早期因为经验少阈值低火箭发射暂停推迟是家常便饭。另外猎鹰火箭实现了的回收和复用,实际飞行检验过的火箭带来的数据和经验,是传统遥测信号那点数据望尘莫及的,几次回收复用下来,马斯克手里的火箭飞行数据和经验就压倒了那些几十年历史的老火箭。


龙院士呼吁长征九号尽快立项,恕我直言,这种用阿波罗时代理念设计的火箭,是条浪费人力物力的死路


简而言之,马斯克的猎鹰火箭的成功,实际上是积极使用新技术和高效生产组织的成功!中国航天现在面临着巨大的内外压力,马斯克的这一成功经验对我们意义非凡。中国航天有着光荣的历史,理应尽快走上马斯克实践证明的、以革命性技术降火箭成本的金光大道,而不是以抱残守缺的心态修改原始设计要慎之又慎,否则被挤出世界航天舞台也不是不可能的事情。



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