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和獵鷹9號太像了!這家民企要打造可回收火箭,運力超過長征八號

可重複使用火箭的大量使用已經被認為是航天發射領域的未來方向。因為火箭發射本身就是一個高耗資行為,而且目前全世界絕大部分的火箭都是不能回收使用的,這使得火箭上面的多臺發動機、操控系統,連同火箭的箱體和部分燃料等都只能在發射任務完成之後報廢,這是極大的浪費,因為火箭發射活動中燃料所佔的費用是極小的份額,通常不超10%,火箭的箭體費用則佔到了90%以上(也有說法稱在95%以上),但是目前的火箭發射還基本都是一次性行為,偌大的火箭發射後就等於扔掉了,雖然這讓人感覺很不合理,但是各國航天機構為了保證發射任務的成功率和安全性,大都不敢挑戰火箭的重複發射利用,馬斯克的一個偉大之處就在於他不信這個邪,勇敢地挑戰了火箭的回收和重複使用工作,並且取得了成功,也使得他的太空探索技術公司(SpaceX)獲得了無與倫比的商業競爭力。

目前全世界唯一用於正常發射和商業使用的火箭只有馬斯克SpaceX公司的獵鷹9號火箭,今年5月份剛創造了一枚火箭發射10次的記錄,假設一枚火箭造價1億元,如果只使用一次,那麼火箭發射費用就是1億元,其中箭體造價約9,000萬,燃料約1,000萬,如果這枚火箭(一般是一級火箭)能夠重複使用的話,那麼之後發射火箭需要的費用只大致需要1000萬加上二級火箭和整流罩就可以了,費用或只需2000~2500萬,SpaceX連整流罩都可以回收,這樣發射價格。也就只相當於一次性發射的1/4或1/5,這樣火箭發射的費用毫無疑問就剩多了,一次就能剩8,000萬左右,同樣發射10次的話,一次性火箭需要8個億,10手火箭卻只需要3個億就夠了,所以這種可回收和重複使用的火箭技術毫無疑問可以大大減少發射成本,減少航天發射單位的資金壓力,並且極大地提升火箭發射領域的商業競爭力。

我國的航天發射機構當然也意識到了這種可回收利用火箭的發展潛力和強大競爭力,所以也開發了長征八號火箭,該火箭將來會被開發成可回收利用火箭,構型是芯級火箭加兩枚助推器,一級火箭和助推器一起回收,然後再發射利用,預估這兩年之內,長征八號將具備可回收和重複利用的發射能力。

不過長征八號是中型中低軌道的兩級液體運載火箭,它的起飛重量才356噸,發射推力約480噸,近地軌道運載能力在7噸以內,700公里太陽同步軌道運載能力在4。5噸以內,還不足以比肩馬斯克的獵鷹9號。

獵鷹9號的起飛質量約549噸,推力可達775。6噸,近地軌道運載能力最高可達22噸,已經發射過15。6噸的載荷,地球同步轉移軌道運力可達8。3噸,三級並聯的獵鷹9號重型火箭的近地軌道運力更是恐怖,可達63。8噸左右,以及同步轉移軌道運力可達26。7噸,己基本可以滿足載人登月非常發射的需要。

發展大推力可重複使用火箭也是我國航天領域和火箭發射技術方面的當務之急,近日有好訊息傳來,我國航天界民企“星際榮耀”正準備研製一款名為雙曲線三號(代號“SQX-3”)的液體運載火箭,其總體方案正在開展論證轉段評審會,這正是一款對標馬斯克獵鷹9號的運載火箭,就連下面的發動機臺數都一樣是九臺。

雙曲線3號運載火箭的基本型為兩級串聯佈局,和獵鷹9號火箭一樣,但箭體直徑為4。2米,全箭長度68米,都超過了獵鷹9號,其起飛質量480噸(一說490噸),低於獵鷹9號的發射質量約70噸,但是其一級火箭採用9臺焦點二號(代號“JD-2”)液氧甲烷發動機並聯佈局,單臺海平面推力達85噸,9臺就是765噸,雖然推力少於獵鷹9號約10噸,但是由於火箭的質量更輕,所以效率也更高,航天器運載能力和獵鷹9號相比要略有勝出,當然也超過了我國的長征8號可回收火箭。而且預估其可重複使用次數可達20次。

SQX-3這款火箭也可以像獵鷹9號一樣採用並聯結構,其基本型為一級火箭單一芯級、SQX-3A為兩芯級並聯結構、SQX-3B為三芯級並聯結構,這三種構型的運載能力將可以滿足不同重量載荷的任務發射需求,像獵鷹9號一次發射60顆星鏈衛星一樣,它也可以滿足大規模衛星組網的需求,另外也可以像獵鷹9號發射龍飛船一樣發射中大型航天器,其並聯構型的方式運載能力更為突出,特別是SQX-3B型,其近地軌道運載能力或在65噸左右,地球同步轉移軌道運載能力或達27噸,大機率能滿足載人登月的需要。

另外,據說星際榮耀對雙曲線-3號火箭還有5級並聯的構型,就是一發芯級火箭加4發芯級火箭助推器,其運載能力就更恐怖了,但其一級發動機將多達45臺,解決發動機共振問題將是一個挑戰。

SQX-3的二級火箭也很出色,安裝的是一臺JD-2真空版發動機,真空推力高達104噸,超過獵鷹9號二級火箭使用的梅林-1D發動機(海平面推力約66噸),這也使得SQX-3火箭的高軌道與同步轉移軌道發射能力要更強,而且它還有多次點火能力,能使航天器載荷以多種飛航模式入軌,也可以轉換軌道,使用方式十分靈活,運載能力也更強。

綜合來看,這是一款能夠真正挑戰獵鷹9號的可回收重複利用的火箭,在它研製成功之時,必將大大降低我國的火箭發射成本,同時大幅度提升我國火箭發射的商業競爭力。參考資料:《環球網·環球Tech》6月8日文章《中國民營可回收火箭雙曲線三號首次公開:能用至少20次》

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