2021-12-28

2021年,这些火箭首飞缘何“打水漂”?|火箭|运载火箭|星舰


  随着点火口令下达,火箭发动机发出震耳欲聋的巨响,随后运载火箭从烟雾中缓缓上升,逐渐加速并直插云霄,这就是运载火箭起飞的画面。但火箭在首飞前,需要历经长达数年的研制时间,而过程中出现的任何问题都有可能导致首飞时间一推再推。例如,众多火箭曾言之凿凿于今年首飞,但2021已临界末尾,一通盘点过后,依然还有不少火箭的首飞打了水漂,放了"鸽子"。

  又慢又贵的"鸽王"重型火箭

  要论近几年火箭领域的"鸽王争霸",第一名要数美国重型火箭领域的当家花旦——太空发射系统(SLS)。这种集美国宇航局万千宠爱于一身,由美国国会在经费和政策上"双重"护航,基于航天飞机成熟技术"堆砌"而成的重型火箭,于2011年正式立项研制。


  该火箭原定于2016年首飞,但随后历经8次重大推迟,截至目前已研制长达10年,累计花费212亿美元后仍在推迟。之前,SLS定于今年末首飞,但因近期芯一级发动机的控制器失效更换等一系列问题,最新首飞时间已经推至明年初。

  纵观人类航天史,重型火箭由于体量大、难度高,有所推迟是正常现象,但SLS不同以往,其构型并无创新性的设计理念。恰恰相反,SLS的设计相对于可部分重复使用的航天飞机而言称得上是倒退,它抛弃了重复使用设计,算是航天飞机技术遗产的重新组合。

  火箭芯一级采用4台航天飞机使用的RS-25主发动机,并将航天飞机的四段式固体助推器延长至五段,而芯二级派生自即将退役的德尔塔4系列火箭的芯二级,安装有单台RL-10发动机。


  SLS火箭安装的4台RS-25主发动机

  纵观全箭,各主要分系统都是成熟的技术和产品,尤其是RL-10作为美国第一种氢氧发动机,自1963首飞至今已可靠服役超过半个世纪。

  得益于成熟技术的堆砌,SLS在诞生之初,美国宇航局就将它定位为一种可快速研制成型的低成本、一次性火箭,以期替代复用成本高昂的航天飞机。然而,随着SLS的不断推迟和耗资暴涨,单次发射成本已高达20亿美元。

  由于SLS承担着维持航天飞机时代供应链体系的责任,供应商体系依然庞杂、昂贵且低效。除供货、协调等低效产生的延期外,部分试验环节的不顺也加剧了项目节点后移。

  "星舰"首飞遭多种因素拦路

  说到曾计划今年首飞的重型火箭,不得不提进度上正在奋起直追的"星舰"。相对于SLS的磨洋工,"星舰"研制可谓飞速,从2019年首台原型机开始制造至今不过两年。


  今年初,马斯克曾豪言要在年内进行首次轨道发射,跟SLS拼个高下,结果事与愿违,两者均推迟到明年。


  "星舰"推迟的原因首先是自身设计的不断迭代,设计方案改了又改,导致SN-12、13、14、16等原型机制造一半或未经试飞就被拆毁或报废。

  其次是"星舰"贮箱所用不锈钢牌号不断修改,厚度有所减薄,翼面尺寸及位置也几经调整,近期又在增加发动机数量,换用2.0版猛禽发动机,并进一步拉长火箭二子级,这都是"星舰"首次轨道试飞时间不断推后的原因。

  再次是"猛禽"的可靠性不足也拖累了"星舰"进度。SN-8~11四艘"星舰"的10公里亚轨道试飞失败均与"猛禽"有关。还有是严重低估了轨道级发射台的工程量,推进剂贮存设施、新设计的回收机构至今仍在调试。


  SN-10落地后侧翻爆炸

  最后是美国监管当局冗长的环评及发射许可流程,迄今仍无结果,年内进行首次轨道发射彻底成为泡影。

  ULA巧"箭"难为无"机"之飞

  12月1日是美国联合发射联盟公司(ULA)创办15周年的纪念日。该企业自成立以来,145次发射任务全部成功的业绩十分耀眼。但实际上,ULA在今年是"哑巴吃黄连,有苦说不出",原定今年首飞的.............

原文转载:http://tech.shaoqun.com/a/709891.html

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随着点火口令下达,火箭发动机发出震耳欲聋的巨响,随后运载火箭从烟雾中缓缓上升,逐渐加速并直插云霄,这就是运载火箭起飞的画面。但火箭在首飞前,需要历经长达数年的研制时间,而过程中出现的任何问题都有可能导致首飞时间一推再推。例如,众多火箭曾言之凿凿于今年首飞,但2021已临界末尾,一通盘点过后,依然还有不少火箭的首飞打了水漂,放了"鸽子"。  又慢又贵的"鸽王"重型火箭  要论近几年火箭领域的"鸽王争
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