长征九号
新一代载人运载火箭发动机研制获重大突破,这一突破具有哪些意义?
中国航天科技集团公司研制的我国新一代载人运载火箭长征5G二级发动机YF-100M完成了300秒热试车,这也是该型发动机的第3次热试车,累计试车时长650秒,本次试车取得圆满成功。YF-100M大推力液氧煤油发动机试车成功标志着我国在该型发动机关键技术取得全面突破,为我国新一代载人运载火箭工程研制推进奠定坚实基础。这套发动机最大的亮点是“泵后摆”技术。其实我国在2017年6月2日试车成功120吨级的泵后摆发动机,成为地球上第二个掌握泵后摆核心技术的国家。所谓“泵后摆”是相对“泵前摆”而言的,之前我们要想让火箭在飞行中调整方向,只能让整台发动机摆动来实现,但是掌握了泵后摆技术,以后就可以发动机不动、只让发动机后的摆动喷管动就行了。泵后摆技术带来一大技术收益,因为发动机不再动,所以在有限的箭径内可以装下更多的发动机,因此可以提高火箭的推力。这得益于我国耐高温高压的波纹管等“卡脖子”技术的突破。此次二级发动机,就在之前研发的新材料基础上再次创新,使用了大尺寸再生冷却钛合金喷管,耐高温高压性能进一步提高。新一代载人登月运载火箭二级发动机还有一大特点就是环保,我们之后在载人登月时再使用的是130吨级液氧煤油泵后摆发动机,改变了我国长期依赖有毒推进剂进行航天发射活动的历史。这种高压补燃大推力液氧煤油发动机,它的高空改进型号(适应低入口压力启动、推力室喷管面积增大)特别适合用在载人登月运载火箭的二级上,早已完成超1万秒整机热试车考核。此次连续多次通过300秒长程试车,标志着我们载人登月的交通工具离成功越来越近了。
我国重型运载火箭发展瞄准最优最强
中国重型运载火箭发展瞄准最优最强重型运载火箭是载人航天和深空探测的重要运输工具,也是航天强国的标配。极少数航天强国都在积极拓展重型运载火箭,以期在日益激烈竞争的航天博弈中拔得头筹并最终服务于人类科技进步。历经千辛万苦,美国航空航天局最终实现了“阿提密斯1号”发射并成功绕月返回。美国打造的这款登月火箭大量采用昔日航天飞机成熟技术,但在执行任务时依旧是一波三折。这是一款美国寄予厚望的“美国人重返月球”的重型火箭,超越了当年的“土星5号”登月火箭。太空探索技术公司的马斯克则另类打造了“重型猎鹰”运载火箭,另辟蹊径研制可用于登月和登火星的“星舰”系统。由此可见,无论是美国官方,还是美国民间,都在积极发力打造重型天地运输系统,并迈向天地往返系统的发展目标。但由于重型运载火箭技术先进且复杂,涉及行业配套和工艺水平超高,系统集成难度更大,除了美国之外,遍数俄罗斯、日本、印度、欧空局等,只有中国拥有研发重型运载火箭的发展规划和实施计划。这也就难怪美国把中国视为系统性战略对手。中国航天发展志在高远,不满足只在近地空间运营大型空间站以及其他应用航天载荷,更不满足只是利用人工智能实现登陆月球和火箭,把中国人送上充满神奇色彩的“广寒宫”以及更为遥远的“红色星球”一直都是中国追求的不懈目标,探索广袤太阳系的奥秘也是中国人孜孜以求的目标。要想实现中国人探索太空的鸿鹄之志必然离不开重型运载火箭,为此中国早就开始做“长征九号”重型运载火箭的研制工作。“长征九号”运载火箭是中国至今为止研制的最大载荷能力的运输工具,可以把重达130吨的超大载荷送到地球低轨道,这就意味着我们要发射大型空间站只需要一枚火箭就可以实现运输目标。相比于比较保守的美国“阿提密斯计划”登月火箭,中国重型火箭技术更为先进,相比于马斯克的“重型猎鹰”火箭,中国重型火箭大推力发动机更具实力和灵活性。但马斯克发展商业航天的总体思路还是比较前瞻,既要全力降低成本,又要充分创新,甚至采用颠覆性的设计理念,如“星舰”系统等,为此引起国际航天界的重视和借鉴。它山之石可以攻玉,中国航天既要立足自身解决关键技术发展,同步大力倡导发展民营航天,百花齐放,同时也要充分借鉴世界科技文明先进成果,从而让中国深空探测行稳致远,最终服务于人类科技命运共同发展。
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