液氧甲烷火箭中国朱雀二号,可回收设计超越星际飞船!

小夏 社会 更新 2024-01-30

三分钟谈科普

朱雀二号是中国第一艘民用商用运载火箭,研制的运载火箭是蓝箭宇航,成立于2024年运载火箭成功将天一三号和鸿鹄号两颗卫星送入轨道。

整个火箭的长度为49直径 5 米,直径 335米,空载起飞重量为220吨,推力为268吨。

今年7月首次发射的现场)。

第一级区域采用四台并联发动机,第二级火箭采用两台发动机,其有效承载能力为1在5吨到4吨之间。 它能够在低地球轨道上部署所有卫星,以及运输太空任务。

今年7月,朱雀2号进行了首次试射。 火箭成功发射入轨,标志着中国拥有了液氧甲烷火箭,填补了中国液态火箭谱系的空白。

值得一提的是,2024年12月,《朱雀2》本应进行首次试飞,但由于游戏第二阶段失败,试射失败。

火箭的研发机构蓝箭宇航发现了故障并采取了改进措施,到今年3月,火箭的所有故障都为零。 他们只花了 3 个月的时间就将故障归零,很快又生产了第二枚火箭。

朱雀2号可以连续发射,其火箭级可以多次重复使用。 朱雀二号副总工程师认为,在未来的航空航天领域,商业化的趋势将越来越明显,运载火箭本身不仅容量大,而且成本低。

也正是在这一点上,液体燃料火箭与其他类型的火箭相比具有一些优势。

此次发射的朱雀二号火箭,也是世界上第一枚以液氧甲烷为燃料的火箭。 甲烷本身是天然气的主要成分,有些气田质量很好,不需要特殊处理,只需液化即可用作火箭燃料。

然而,在上个世纪,由于技术限制,各国一直无法更好地利用天然气。 上世纪70年代,世界天然气**和利用量仅为30亿立方米。 如今,天然气利用规模已超过1万亿。

它不仅得到了广泛的应用,而且使用场景也越来越多样化,现在可以和卫星一起飞行了。从研发的角度来看,人类希望使用甲烷作为燃料,并在80多年前就开始探索它。

上世纪30年代,德国人率先研制出火箭。 当时,汉内斯·温克勒作为火箭领域的先驱,于2024年研制并成功测试了液氧甲烷火箭。

燃料位于火箭的中间区域,其整体形状与目前的火箭有很大不同。 当时人类对火箭的认识还处于起步阶段,而温科勒的研制在坠落前只飞了60米左右,所以之后相关研发就没有进展。

它已经沉寂了近30年到60年代,在火箭燃料研究领域,美国人是第一个想要使用甲烷作为助推燃料的人。 从那时起,美国在如何准备和申请方面积累了很多经验。 但是,虽然有过探索,但一直未能朝着实用化的方向发展。

它在这里80年代,国内对火箭燃料的研究,它还扩展到液体领域。 从甲烷到丙烷,一系列液体燃料实验都取得了一定的成果,为液氧甲烷火箭的最终问世奠定了基础。

在此期间,不仅是我们,俄罗斯和欧洲航天局也对液氧甲烷燃料进行了研究。 但这基本上是一个初步的探索阶段,并没有真正的实际应用。

它没有被使用的关键原因之一是以前的大多数火箭都是一次性的,不再使用。

液氧甲烷燃料最大的优势恰恰在于这一方面。

以前,火箭燃料中有液氧煤油,与甲烷相差不大,即使设计参数相同,液氧煤油的能量密度也高于甲烷。 在比冲方面,甲烷的比冲理论上比液氧煤油高3%。

液氧甲烷具有低温高的优势,冷却效果是煤油的三倍,燃烧时比煤油更不易积碳。 但是,由于以前的大多数型号的火箭都是一次性使用的,因此煤油燃烧后发动机是否“丢脸”并不重要。

所以总的来说,与液氧煤油相比,液氧甲烷具有相同的性能。 真正让液氧甲烷脱颖而出的是火箭的再利用。

如今,为了尽可能降低成本,特别是商用火箭的发射越来越多,因此可重复使用的火箭已成为主流。

另一方面,如果火箭发动机由于燃烧后的积碳而要重复使用,则必须在下次发射前彻底清洁和维护煤油。 这样一来,后期运维的成本和工作量将大大增加。

相比之下,液氧甲烷挥发性较强,基本不积碳,这使得发动机的清洁和维护相对容易。

此外,与其他燃料相比,由于液氧和甲烷的沸点接近,它们可以使用一个共同的底部储罐,从而减轻了重量和体积,有利于减轻火箭的负担,腾出更多空间来增加承载能力。

基于以上几点,液氧甲烷已成为当今火箭商业化趋势日益明显的首选燃料。

朱雀二号的开发商蓝箭宇航成立于2024年,两年后,朱雀二号的开发得到了提升。 经过5年的研发,一切都为火箭做好了准备。

在过去几年的整体研发过程中,蓝箭宇航建立了自己的发动机试验基地、火箭制造基地和发射场等,也相继建成。

与国家主导的发布相比,商业火箭发射要实现整个产业链的完整性,同时要尽可能降低火箭制造和发射成本。

因为企业的目标是实现产业化运营,所以只有降低成本,企业才能持续推进上线。

此外,商业推出面临的客户是多方面的,既有国内客户,未来也将逐步扩展到国外客户。

以在天空中运行的卫星为例,它们都有使用寿命,未来会一一更换。 因此,商业发射具有可持续运营的保证。 而为了获得声誉,火箭必须具有连续稳定的发射能力。

正是在这个系列的前提下,建造像朱雀2号这样的商业火箭,低成本是绝对的基础。 火箭副总工程师还表示,下一步将是提高火箭的整体能力,进一步建立可靠性,这将是一个必要和关键的目标。

另外既然是商业经营,就必然会有竞争。 蓝箭宇航自发射以来一直在发射液氧甲烷火箭埃隆·马斯克(Elon Musk)的SpaceX以及另一家相对论航天公司也在拼命研究这种类型的火箭。

毕竟,液氧火箭的优势是显而易见的,一旦降低了火箭整体利用成本,商业发射的成本也可以降低。 这样,客户肯定会选择最低的发射。

但马斯克的星际飞船,以及另一家公司的Terran One,在液氧甲烷领域的研究并不顺利。 今年,他们各自的产品也进行了试飞,无一例外地失败了。

因此,从整体竞争趋势来看,在液氧甲烷燃料领域,国产蓝箭航天的朱雀2号优于星际飞船和人族1号。

但很明显,未来这个领域的竞争将更加激烈。 对此,率先走在前面的蓝箭宇航也做好了准备。

就在朱雀2号运载火箭发射后的第二天,蓝箭宇航10日公布了下一代火箭产品朱雀III。

新型号的火箭仍然使用液氧甲烷作为燃料,可用于最先进的目的火箭的子级至少可以重复使用20次。

与朱雀II相比,3号在尺寸和承载能力方面都有了全面提升。 火箭的长度达到766米,直径也达到了45米,其中整流罩的直径将达到惊人的52米。

在推力上,火箭的起飞重量超过660吨,推力达到900吨左右。 在朱雀II的基础上,使用的发动机得到了进一步加强。

由于火箭的使用,火箭的整体结构和所用材料都进行了相应的调整。 根据设计,燃料储罐的材料由高强度不锈钢制成。

不锈钢材料可以降低火箭的制造成本,制造周期也可以大大缩短。 特别是对于多次在太空中往返地面的旅行,其耐高温性更加明显。

由于使用液氧甲烷燃料,火箭的第一级发动机**后,可以加油并继续第二次飞行,无需任何检查。

所以未来火箭也会像飞机一样飞行,实现正常运行。 在发射成本方面,与一次性火箭相比,但是火箭的成本可以降低约九十分之一。

根据蓝箭宇航的计划,如果不出意外,朱雀III将于2024年首飞。

马斯克的液氧甲烷火箭尚未发射,已经提出了在中国制造下一代火箭模型的明确时间表。 单从成本来看,马斯克接下来肯定会加大追赶力度。

如果说上个世纪的太空和太空探索完全是由国家推动和主导的,那么从21世纪初开始,随着各种技术的成熟和沉没,民间机构也加入了太空和太空探索领域。

马斯克因其全球高知名度而相对更为知名。 从成立时间上看,SpaceX成立于2024年,另一家公司Blue Origin成立于2024年。

此外,还有英国的私营维珍银河公司、日本的私营星际科技公司和欧盟的PLD航天公司。

除蓝箭宇航外,中国还有两家民营企业:星际荣耀和银河宇航。 显然,航天的未来不仅由国家层面主导,还由民营企业参与,这将不断沉没航天领域的技术。

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