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          2. 中國民營火箭首次發射入軌的槽點在哪里?

            [ 錄入者:zhangms | 時間:2019-07-26 09:44:58 | 作者:李賡 | 來源:新浪科技 | 瀏覽:476次 ]

            文/李賡

            中國民營航天今天又前進了一小步。

            今天(7月26日)下午1點,北京星際榮耀空間科技有限公司(下稱“星際榮耀”)的“雙曲線一號”遙一長安歐尚號運載火箭(下稱“SQX-1 Y1”)在中國酒泉衛星發射中心成功發射,按飛行時序將多顆衛星及有效載荷精確送入預定300公里圓軌道,發射任務取得圓滿成功,實現了中國民營運載火箭零的突破。

            對,中國民營運載火箭總算是帶著衛星入軌成功了。

            如果你記性不錯的話,一定記得去年10月底我們對國內民營運載火箭一則報道《首枚民營運載火箭未能入軌,你應該知道的更多》,當時報道中的火箭來自國內另外一家民營航天公司“藍箭”,火箭名叫做“朱雀一號”。由于那一次火箭發射因為最后一級火箭發動機不正常工作,沒有能進入軌道。

            所以嚴格算來,這一次星際榮耀成功將“雙曲線一號”送入軌道,就成功拿下了“中國民營火箭首次發射入軌”的榮耀。

            跟去年10月的“朱雀一號”相似,這次星際榮耀也采用了“固體+液體”火箭發動機的設計方案。整體采用“三固一液”的四級串聯構型,比“朱雀一號”多一級固體發動機。兩者最后一級都采用了液體火箭發動機,因為只有液體發動機才能在太空中重復點火,以便通過發動機調整,將衛星載荷送入不同的軌道中。

            根據官方給出的參數,“雙曲線一號”直徑1.4米,總長20.8米,起飛質量31噸,近地軌道運載能力大于300公斤(300公里圓軌道),500公里太陽同步軌道(SSO)運載能力能夠達到260公斤。高于去年“朱雀一號”的直徑1.35米,長度19米,起飛重量27噸、近地軌道300公斤(200公里圓軌道)、500公里太陽同步軌道(SSO)200公斤。

            這些全面超越的參數,也讓“雙曲線一號”成為了中國民營航天起飛規模最大、運載能力最強的運載火箭。

            至于本次發射載荷的具體信息,官方信息中也有所提及,包括航天科工空間工程發展有限公司和北京理工大學的兩顆衛星,搭載了國星宇航星時代-6載荷、西瓜創客載荷和某試驗驗證載荷等三個末子級載荷,以及長安歐尚汽車和金六福一壇好酒的兩個商業配重。300公斤載荷具體如何分配暫時不清楚,但顯然這批載荷應該都屬于“微衛星”(10-100公斤)、甚至是“納衛星”(1-10公斤)的范疇。

            值得一提的是本次發射任務由長安歐尚汽車獨家冠名,官方稿件中還特別標注“金六福一壇好酒為本次發射任務慶功宴唯一指定用酒”,反正我是沒聽說過這個酒。

            最后是技術上的創新,此次星際榮耀官方在稿件中其實列明了11點技術創新,其中最亮眼的是第二條:“采用變后掠前緣柵格舵+RCS復合控制技術,有效降低了運載火箭研發成本,為雙曲線二號重復使用液體運載火箭返回技術進行了先期驗證。”

            這種設計讓人不由得聯想到SpaceX在Falcon 9火箭上同樣適用的柵格翼,這種結構能夠極大地增加控制翼作用翼面,能夠更好地在低速狀態下產生氣動力來控制火箭的姿態。但即便是SpaceX,也是在實際回收嘗試中,以不斷“摔火箭”的代價才最終完善了相應的控制算法,相信星際榮耀未來也需要在實際的可回收火箭上進行進一步的實際測試。

            關鍵是下一步?

            長征四號乙運載火箭,新華社記者曹陽攝

            首先必須要說明的是,其實在商業航天領域,固體發動機一直都不是最優選擇。

            簡單來說,固體燃料火箭發動機的優點是體積小、便于貯存、發射準備時間短,缺點是大多數情況下不能多次重復點燃,發動機的比沖(發動機運載能力的關鍵指標)也低于液體發動機,燃料相對也沒有那么環保,最關鍵的是尺寸有限制,因為燃料需要物理切割,造不大。

            所以在一般情況下,固體燃料發動機都主要應用于短中距導彈武器,戰術、戰略、洲際導彈等武器中。不過近些年來,因為衛星小型化的趨勢,也出現了很多用固體燃料火箭發動機打造的運載火箭。

            中國航天科工集團的快舟一號甲火箭(如果看著覺得眼熟絕對是你自己的問題)

            典型的包括中國的“快舟系列”,還有今年6月初才從海上發射的“長征十一號”。

            其中“快舟系列”已經擁有了“快舟一號”、“快舟一號甲”、“快舟二號”等型號,其中“快舟一號甲”直徑1.4米,整體構造為“兩固一液”的三級布局,能夠將200公斤載荷送入700公里高度的太陽同步軌道。目前整個“快舟系列”截至目前已經完成了數字發射任務,很多載荷都來自民營航天公司。

            海上發射的長征十一號火箭,采用冷發射技術

            而“長征十一號”則要更大一些,直徑2米,長度20.9米,結構為“三固一液”的布局,能夠將750公斤載荷送入200公里近地軌道,或者將500公斤載荷送入700公里高度的太陽同步軌道。假如未來長征十一號能夠通過海上發射平臺在更接近赤道的區域發射,相信其運載能力還會更高。

            顯然,中國國家隊在固體發動機火箭領域已經擁有了不少布局。

            雖然俗話說“條條大路通羅馬”,但無論如何在民營航天這個領域,全球的公司都必須深刻思考SpaceX所走出的這條路徑。其中基本有這么幾個關鍵點值得借鑒:

            1、雖然衛星持續小型化,但是中型衛星依舊是運載火箭最大的商業市場。類似于“獵鷹9號”這樣的中型運載火箭既能發射小型衛星,又能發射中型衛星,還能覆蓋大部分的衛星軌道,這實際上是一個商業航天中市場的基礎選擇權。

            2、民營航天的發展道路,一定是液發。雖然SpaceX歷史中因為液發曾經數次影響發射、甚至在發射位置上爆炸。但是液發牽扯到的是民營航天最關鍵的成本問題,后者是民營航天浪潮的立身之本。更不要提SpaceX開創的火箭回收利用,因為只有液體火箭發動機才能夠實現回收(需要再點火),也只有液體燃料才能夠重新加注使用。

            3、民營航天公司想要真正成功,必須有清晰而明確的路線。SpaceX之所以能夠如此成功,其“獵鷹系列”的路線圖功不可沒。為了實現后來“獵鷹9號”的可回收、甚至是“重型獵鷹”,SpaceX首先干的是打造“Merlin”液體火箭發動機,后者成為了整個“獵鷹系列”關鍵動力裝置。而在通過“獵鷹一號”火箭展示了發動機技術之后,SpaceX直接就打造了“獵鷹9號 1.0”,雖然它不僅不能回收,性能還不如現在完美版“獵鷹9號”的一半,但是關鍵性的9臺“Merlin”動力組合當時就已經出現了。

            在民營航天這個我們已經明顯落后的領域,我們依舊面臨許多挑戰,尚未成功,仍需努力。

            Tags:中國航天 火箭   民營

            責任編輯:zhangms

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