原標(biāo)題:中國民營火箭公司首次成功發(fā)射衛(wèi)星
騰訊科技訊(喬輝)據(jù)“星際榮耀”公司官方微信公眾號消息,,2019年7月25日13點,,該公司的“雙曲線一號”火箭在酒泉發(fā)射升空,,成功把載荷送入預(yù)定軌道,。這是中國民營火箭公司第三次嘗試發(fā)射衛(wèi)星,也是首獲成功,。
雙曲線一號火箭結(jié)構(gòu)示意圖
據(jù)悉,雙曲線一號”為四級固體小型運載火箭,,箭體直徑為1.4米,,全箭總長20米,起飛質(zhì)量31噸,,起飛推力58.6噸,,近地軌道的運載能力為300公斤。本次發(fā)射搭載了航天科工空間工程發(fā)展有限公司和北京理工大學(xué)的兩顆衛(wèi)星,,搭載了三個末子級載荷,,以及兩個商業(yè)配重。
星際榮耀成立于2016年10月,,2017年8月正式投入運營,,是提供運載火箭研制和發(fā)射服務(wù)解決方案的民營商業(yè)航天企業(yè)。
2018年4月5日,,星際榮耀曾經(jīng)成功在海南發(fā)射“雙曲線一號S”火箭,,那次是亞軌道飛行測試,不入軌,。本次是入軌發(fā)射,,載荷要達到能環(huán)繞地球運行的第一宇宙速度。
在中國民營航天公司中,,除了星際榮耀,,還有兩家也曾嘗試發(fā)射軌道火箭并運送衛(wèi)星。
2018年10月27日,,“藍箭航天”曾用“朱雀一號”固體火箭嘗試發(fā)射衛(wèi)星,,但遺憾的是,衛(wèi)星在最后階段沒能入軌,。藍箭首次拿到中國民營運載火箭發(fā)射許可證,,并獲得官方正式的服務(wù)支持。
2019年03月27日,,另一家民營航天企業(yè)“零壹空間”在酒泉發(fā)射“重慶兩江之星”固體運載火箭,,但火箭在一級分離后失去控制,發(fā)射任務(wù)遺憾告敗,。
細心的朋友會注意到,,三次民營航天公司都采用是固體運載火箭。借這個事件,,我們來普及一下火箭發(fā)動機這方面的知識,。
顧名思義,,采用固體推進劑的火箭稱為固體火箭;采用液體推進劑的火箭稱為液體火箭,??傮w來講,液體推進劑的性能優(yōu)于固體推進劑,,所以運載火箭大多采用液體推進劑,。液體火箭的推進劑分別貯存在火箭的氧化劑箱和燃料箱內(nèi),工作時由輸送系統(tǒng)將它們送入發(fā)動機的燃燒室,;而固體火箭的推進劑就貯存在發(fā)動機燃燒室內(nèi),,無需貯箱和輸送系統(tǒng),方便機動發(fā)射和儲存,。
液體火箭和固體火箭燃料上有什么區(qū)別,?
主流的液體火箭通常使用的燃料包括,四氧化二氮/偏二甲肼,;液氧/煤油,,以及液氫/液氧,甚至液氧甲烷,。馬斯克未來用于發(fā)射“星際飛船“的“猛禽‘發(fā)動機,,貝索斯的BE4發(fā)動機以及中國民企藍箭航天正在研制的”天鵲“發(fā)動機都是液氧甲烷發(fā)動機。
固體火箭發(fā)動機的燃料比較復(fù)雜:
氧化劑,,最常用的是:過氯酸銨,,其他的有過氯酸鉀、鈉,、鋰,,硝酸銨、鉀,、鈉,、鋰;
金屬燃料,,最常用的是鋁,,特別是超細鋁粉,,其他有氫,碳,,鋰,鈹,硼,,鎂粉末,;
粘結(jié)劑,,使氧化劑和金屬燃料等固體粒子粘結(jié)在一起成為彈性基體,,并為燃燒提供C,、H等燃料元素。有聚氯乙烯,,聚氨酯,,聚丁二烯等,;
固化劑,,使上述的東西成為固體;
增塑劑,,降低粘度,,增加流動性,,改善力學(xué)性能。
液體火箭和固體火箭的優(yōu)缺點是什么?
液體火箭發(fā)動機的優(yōu)勢在于燃料易于制取,、通常從石油或化工原料中可以直接制成,,燃燒的比沖大、推力強勁,、持續(xù)性好,,所以,,世界上多數(shù)的大推力運載火箭都使用液體燃料發(fā)動機作為動力,,像我國的“長征”系列運載火箭,,絕大多數(shù)都使用液體發(fā)動機作為推進系統(tǒng),,少量采用的固體推進器也只是輔助手段,。
但是液體火箭發(fā)動機的燃料灌裝和存儲困難、技術(shù)要求高,、同時使用風(fēng)險很大,,液體燃料經(jīng)常伴隨著高揮發(fā)性和毒性,,像我國發(fā)射衛(wèi)星使用的“長征”運載火箭主要使用偏二甲肼為燃料,,這就是一種集揮發(fā)性和劇毒為一體的燃料,,同時,,液體火箭的體積也很大,轉(zhuǎn)移和機動都很困難,。
固體火箭發(fā)動機是目前小型火箭、火箭炮彈藥,、多數(shù)軍用導(dǎo)彈的主流動力源,,其燃料易于工業(yè)制成,同時便于存儲和運輸,,基本沒有揮發(fā)性和借助空氣傳播的毒性,,所以安全性比較好,而且壽命很長,,能夠存儲十多年,,而液體燃料最多三個月就會變質(zhì)。
但是固體火箭發(fā)動機的燃燒比沖較小,、燃燒延續(xù)時間較短,、同時整體的燃料質(zhì)量很大、又受到固體燃料燃燒性質(zhì)的影響,,所以用途受到限制,。
為什么民營企業(yè)初始航天發(fā)射都采用固體發(fā)動機?
2018年年底,,騰訊科技曾對藍箭航天張昌武進行過專訪,,正好也問到了這個問題。他表示,,對于民營企業(yè)來講,,把火箭制造出來仍然是一件很有挑戰(zhàn)的事情。研發(fā)火箭的保障措施:包括供應(yīng)體系,,測試體系,,都需要慢慢建立。如何把社會資源利用起來,把供應(yīng)鏈條打通,,這也是一個有挑戰(zhàn)的事情,,或者說這本身比我們的火箭設(shè)計更具挑戰(zhàn)。從技術(shù)上來講,,固體火箭的研制周期比液體火箭要短,,可靠性要好,但未來的大方向還是研制液體火箭,。
據(jù)悉,,藍箭正在研制80噸推力的液氧甲烷的“天鵲”液體火箭發(fā)動機。本月19日和21日,,該公司的“天鵲”液氧甲烷發(fā)動機100%推力100秒試車成功,。星際榮耀的15噸級液氧/甲烷變推力火箭發(fā)動機——焦點一號也已經(jīng)完成了整機200秒長程試車。
如何用肉眼區(qū)別固體火箭和液體火箭,?
不同燃料的發(fā)動機尾焰各不相同,,但總體來講液體火箭發(fā)動機尾焰較輕,固體火箭發(fā)動機通常濃煙滾滾,。這一點可以從過去航天飛機發(fā)射的時候明顯看得出來。
我們來簡單了解一下航天飛機的結(jié)構(gòu):航天飛機兩側(cè)捆綁的是固體火箭助推器,,航天飛機本身在尾部有3個液氫液氧發(fā)動機,,航天飛機腹部有一個巨大的外掛燃料箱,里面盛放的是液氫和液氧,。航天飛機發(fā)動時,,固體推推器的滾滾濃煙完全把氫氧發(fā)動機纖弱的尾焰完全掩蓋掉,!