2024年12月15日,长征五号遥六号运载火箭成功将遥感-41卫星送入预定轨道。 这是长征五号运载火箭时隔三年的首次发射。 长征五号是中国最大的火箭,绰号“胖五”,虽然很大,但实际上只有3毫米左右厚,铝壳。 有人说,长征五号是涂上几百公斤的白色油漆,所以外壳显得特别白。 有人对此提出质疑:为什么不像马斯克的星际飞船火箭那样直接使用金属外壳,而是在涂成白色的同时尝试减轻火箭的重量呢?胖子五的外观是多种多样的。
长征五号是近年来中国最活跃的火箭之一,参与过“嫦娥五号探月”、“中国空间站”等多项项目,大家应该都不陌生。 但是,您是否注意到长征五号在不同项目中的“外观”?例如,刚刚发射卫星的长征五号遥六号运载火箭带有“中国航天”标志,而此前用于发射空间站的长征五号乙运载火箭则带有“中国载人航天”标志。 显然,长征五号的外壳标志会根据“乘客”的不同而变化,其整体结构也可能有所不同。
以长征五号乙运载火箭为例,主要用于空间站建设,是我国低轨运载能力最强的火箭,重近900吨。 2024年10月31日,长征五号乙运载火箭成功发射了世界上最大的在轨航天器问天实验舱,起飞重量为23吨。 在这个过程中,长征五号B必须将巨大的飞船送入距地球400公里的近地轨道,这对火箭的运载能力提出了更高的要求,而提高运载能力的关键是携带更多的燃料,提高燃料利用率。
在设计时,研究人员必须尽可能减轻每个零件的重量,因此他们选择使用厚度约为3毫米的铝合金作为整流罩的原材料,厚度仅为03 毫米。 尽管研究人员努力减轻单个结构的重量,但长征五号仍然被白色油漆覆盖。 有网友质疑,马斯克领导的SpaceX的星际飞船火箭外壳为何被漆成白色?只是为了好看吗?难道数百磅的油漆只是为了美观吗?事实上,这并不纯粹是审美。 毕竟,火箭的制造成本非常高,每个细节都经过深思熟虑。
一般来说,长征系列火箭大多在天津制造,但在海南文昌发射场发射。 为什么会这样?原因是海南地处低纬度,离赤道更近,这使得它能够最大限度地利用地球自转产生的离心力,从而减少火箭发射所需的能量。 然而,这也意味着长征五号运载火箭在制造后将需要穿越中国大部分地区到达海南。 这个过程无疑会使火箭暴露在各种环境变化中。 海南日照强烈、湿度高、降雨频繁、雷击频繁,对火箭的腐蚀构成巨大威胁。
因此,长征五号B需要一种特殊的白色新型防护涂层来应对这些挑战。 为什么是白色的?这与长征五号B本身的建造有关。 长征五号B运载火箭的绰号是“冰箭”,因为它重达900吨,其中高达90%是低温液氢和液氧燃料。 这使它几乎成为一支超冷的“冰箭”。 由于液氢和液氧燃料燃烧后产生的主要物质几乎只有无毒无污染的水,因此被认为是一种很有前途的清洁燃料。 然而,这种极低的温度也带来了一系列问题。
液氢和液氧的温度分别为-183和-253,这在自然环境中几乎是无法达到的。 让阳光直射到火箭表面会导致温度逐渐升高,给油箱带来更大的压力,甚至可能触发**。 因此,必须考虑隔热问题。 而保温层的加入会占用火箭的空间,从而影响火箭的推力。 因此,研究人员选择使用白色涂层来最大限度地反射太阳光并实现隔热。 长征五号B运载火箭的白色涂层可以反射90%以上的太阳光线,这有助于防止火箭过热,从而影响性能。
然而,马斯克的“星际飞船”为什么不使用白色涂层呢?事实上,“星际飞船”的外层不是油漆,而是不锈钢制成的。 这种不锈钢不是通常意义上的不锈钢,而是一种叫做SX500系列的镍基合金。 这种不锈钢虽然只能反射70%以上的太阳光线,具有隔热效果,但其对太阳光的反射性能不如“胖五”的白色涂层。 马斯克选择不锈钢的主要原因是它的高品质和低价格。 这种不锈钢的成本约为每公斤4美元,非常便宜。
此外,不锈钢的性能也相当不错,在高低温环境下都能保持其强度。 因此,只用一层相对较薄的绝缘瓦覆盖面向风的一侧就足够了。 “星际飞船”之所以选择廉价的不锈钢,是因为它注重节约成本。 虽然从阳光反射的角度来看,“胖五”的白色涂层显然更有优势,但对于马斯克来说,“星际飞船”的设计理念是追求效率和经济性。 目前,星际飞船是备受关注的火箭,它最初被设定为可重复使用的火箭。
随着航空技术的发展,越来越多的国家掌握了卫星发射等技术,但这需要巨大的开支。 因此,火箭的再利用成为降低成本的关键途径之一。 特别是随着人类对太空的探索不断扩大,甚至计划前往月球、火星等天体建立基地和定居,这将需要更多的火箭。 因此,中美等国家开始研究火箭的再利用。 在这方面,以埃隆·马斯克(Elon Musk)为首的SpaceX发展迅速,并开始尝试使星际飞船可重复使用。 与此同时,马斯克也在努力减少“星际飞船”的**。
他预计,星际飞船在量产后的成本仅为2亿美元,而目前“猛禽发动机”的成本为25万美元。 因此,马斯克必须在保持性能的同时,尽可能减少每个组件的**。 除了成本考虑外,测试成本也是影响星际飞船设计的因素之一。 目前,星际飞船仍处于测试阶段,前两次入轨测试均以失败告终。 美国中部时间2024年11月18日,最新的星际飞船轨道测试如期进行。 原计划飞行约9小时,但最终结果出乎意料**。
这已经不是“星舰”第一次在各种测试中遇到**了,无论马斯克的财力有多雄厚,他都不能忽视“星舰”的屡屡失败。 因此,他只能不断尝试寻找失败的原因,努力降低“星舰”的成本。 不过,无论如何,这次“星舰”号采用的不锈钢船体,都是一次创新的尝试,这个过程还是值得习深思和学习的。