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直新闻:猎鹰重型火箭首飞,再度掀起“飞天热潮”。它能成为话题,难道只因为运力创纪录吗?
特约评论员 吴健:作为现役最大的火箭,载重大当然是“重猎”的一大卖点,但“重猎”以及“组装”它的“猎-9”火箭的先进性却远不止于此。真正让它坐上目前最强火箭宝座的,是一揽子的新技术、新理念矩阵。
先说载荷,“重猎”运载系数,在执行近地轨道输送上,达到0.0447,也就是用1428吨的身板,把63.8吨的载荷送上去,比NASA常用的“三角洲-4”高出不少。做到这一点,“重猎”的诀窍是在其“梅林”发动机上贯彻了“大道至简”的设计理念,由于结构简单,自身具有高度可靠性,进而大幅增加了总体可靠性。其次,“梅林”的推力可在大范围内调整,即便发射时一台“梅林”发动机出故障,别的可以自动增加推力补偿,标准的“自适应”。其奥妙就在于针栓式喷注器,在调节推力和稳定燃烧上表现优异。
上述技术只是“重猎”一系列新技术阵列中的几项。正是在美国的整体工业优势支撑下、大量的航天人才储备下以及残酷的市场竞争下,成就了“猎-9”乃至“重猎”。
直新闻:从“猎-9”火箭到今天的“重猎”,民营的太空探索公司带给人们很多意想不到的概念,他们真能引领世界航天事业的潮流吗?
吴健:“时势造英雄”。太空探索公司及其老板马斯克,更多是抓住复用航天器发展的“第二波浪潮”,顺势而为。早在(19)66年NASA的论证里,关于复用航天器的发展有过经典的“三段论”,第一阶段是普通一次性火箭加复用的返回舱,接下去是完全复用的两级运载火箭,最终将是采用吸气式组合发动机的通用空天飞机。目前来看,尖端航天竞争大体按照这一展望走来,马斯克等人之所以取得巨大成功,本质上还是一种成功的“资源整合”,无论技术还是商业运营都充分发挥信息时代的优势,“创新为先”。
举个例子,马斯克收揽多位在NASA不得志的工程师,把那些打入冷宫的技术予以复活,比如使用氮气的冷气姿控系统、超音速下工作的格栅舵等等,逐步形成“体制外的创新源”。2014年7月14号,“猎-9”的一级火箭顺利再入并控好姿态,临近海面的点火也成功进行,最后在海面上完整溅落,更具探索意义的是,“猎-9”一级箭体落海后还能继续发送8秒的遥测信号,这证明了马斯克的受控再入技术取得成功。但更刺激NASA神经的是,有不少关键技术其实都是他们最先探讨却放弃的。
值得注意的是,美国当今维护航天领域的优势地位,更在意竞争带来的活力。在大家关注太空探索公司的时候,美国还有一个“很有才”的太空企业——蓝色起源,他们在亚轨道垂直起降方面抢尽风头,著名的“新谢泼德”试验器是这方面的代表,它用的液氧液氢发动机,发动机没有积碳等问题,理论上有更好的复用能力。更重要的是,“新谢泼德”的最大速才3.7马赫,几乎没有水平方向的分速度,在防热和反推减速方面更有效。可以说,太空探索和蓝色起源之间你追我赶的双雄争锋,对美国航天业的推进作用是非常重要的。
从某种意义上说,航天业正进入低成本、重复使用的创新竞争阶段。我们之所以关注太空探索等公司的复用和垂直发射降落方式,不是因为它们简单,而是因为它们复杂,但我们别无选择,唯有实现运载工具的重复使用,才能将发射成本降低到可以接受的水平,推动人类进入航天产业大发展的时代。
直新闻:说完“重猎”和太空探索,再回到我们中国,在相关领域研究,如何能做到“弯道超车”?
吴健:我一点不感觉羡慕,因为咱国有着自己的节奏和能力。目前来看,我国航天发展,动力先行的特征还是比较明显的。对照当年美苏,美国的最终胜出,一大经验就是高度重视大推力氢氧发动机研制,像“土星-5”登月火箭,除了一级是五台液氧煤油发动机并联的助推器外,二、三级都是氢氧机,所以起飞重量才2950吨,既简单又先进,成功完成六次载人登月。反观苏联,却因过于醉心自己擅长的液氧煤油机,结果忽视了大推力氢氧机开发,结果呢?登月用的“科学-1号”火箭,不得不拿32台液氧煤油机并联发射,以至于苏联导弹先驱之一切洛梅公开警告这个工程必败,事实证明,由于结构复杂,可靠性低,“科学一号”两发两败。
所以,正确的决策和投入,也是航天进步的重要保证。幸运的是,我国在氢氧机方面基本没有掉队,从1958年钱学森任中科院力学所所长,在怀柔启动氢氧机研究,到(19)74年召开的“748会议”,批准氢氧机参加通信卫星运载方案研究,再到1984年,用氢氧三子级的“长三”火箭把中国首颗通信卫星送上太空。中国航天事业在该领域已处于前沿梯队。
更重要的是,多年的实践,让我们掌握了花钱或对外交流都换不来的宝贵经验,举个典型例子,氢氧机都是在常温下装配,却在低温下工作,但有些部件处于深冷状态,有些又在高温下工作,它们的连接件必然承受巨大的温度应力和剧烈振动考验。而液氢又是最易泄漏和着火的物质。包括美国在内,多少国家解决不了氢氧机的泄漏和着火故障,始终处于“头痛医头,脚痛医脚”的状态,但我国在这些方面掌握许多独门绝技,直到今天和“猎-9”“重猎”相比也毫不过时。因此,我的理解是,“重猎”的成功,带给我们是启发和激励,我们终将书写“中国的航天新时代”。
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