“人在家中坐,锅从天上来”的历史可能要大大改变了

由于一系列政治历史国防安全技术管理等原因,我国传统三大火箭发射场都处在内陆地区。

“人在家中坐,锅从天上来”的历史可能要大大改变了

火箭,是一个高度复杂的整体,在克服稠密大气和地球重力过程中,为最大限度提高运输效率,需要先后抛弃逃逸塔(载人)、助推器、火箭一级、整流罩等结构减重,最后仅能实现1-5%的有效载荷占比。这些提到的残骸被抛弃时高度还很低,不足以入轨,都成为了“天外飞祸”。其他的残骸,则焚毁在大气变成了“流星”。

“人在家中坐,锅从天上来”的历史可能要大大改变了

但另一方面,对于勤劳勇敢的中国人民而言:只要有能种的地,就会有人居住。因而,三大火箭发射场的落区,都存在不少居民。由于火箭不同结构被抛弃时间不同、程序分离执行情况不同、当地当时天气状况不同,导致每次火箭发射都有很大的几个落区,每个以万平方千米来计,轻易跨省市。因而,如何在火箭发射时间内疏散落区所有居民、彻底杜绝危险一直是个难题。同时长征二/三/四火箭家族还在使用剧毒的四氧化二氮/偏二甲肼燃料,就算不被直接砸中也有严重污染。

“人在家中坐,锅从天上来”的历史可能要大大改变了

但随着7月26日长二丙火箭发射遥感30组-05卫星,情况要发生了改变了,火箭一级和二级的级间段上部(属于火箭一级),加上了四片栅格舵。事后,也确实证明火箭一级下落时姿态非常稳,达到预期。

1.栅格舵是干啥的?

羽毛球、弓箭飞行时为什么会这么稳?很大程度上因为它们屁股后面有羽毛,起到了稳定飞行的作用,而且这些羽毛并不是连续实体的翼面(如飞机机翼),反而效果更好。

“人在家中坐,锅从天上来”的历史可能要大大改变了

栅格翼就是这个道理:看起来都是窟窿眼,但气动实验数据告诉你,其实稳定效果更好。这个技术显然早就军用了,很多导弹上用得到处都是。

“人在家中坐,锅从天上来”的历史可能要大大改变了

航天上也早有应用。我国长征2F作为唯一一款载人火箭,也是唯一带逃逸塔的,方便紧急时刻迅速启动将顶部的载人飞船带离危险的火箭,上面就装了栅格翼,这基本是世界各国载人航天飞船的标配了。有了栅格翼,紧急逃离时飞船就更稳,否则火箭这么强力人类很有可能受不了剧烈晃动颠簸。

而栅格舵和栅格翼略有不同,它大概是这么一个东西:我不仅是翼面,我还可以稍作控制,这样不仅起稳定作用,还可以在某种程度上控制飞行过程。

“人在家中坐,锅从天上来”的历史可能要大大改变了


生态学上最经典的例子就是各种书上蹦来蹦去的猴子松鼠大尾巴了,看起来没啥气动作用,但效果贼拉好,还能通过摆尾巴稍微控制方向。

2.栅格舵都谁用过?

最著名的就是SpaceX做火箭回收了,它的火箭一级能回收这么精准和稳定,离不了顶部的四片巨大栅格舵起稳定和控制作用。


“人在家中坐,锅从天上来”的历史可能要大大改变了


现在中国这次实验,是第二个。

3.这个技术先进么?

先进,也不先进。

不先进在于:这个技术并不存在理论的创新,在航天发展早期、甚至现在的各种仿真模拟中提出的方案多了去了,但始终没有人真正用在火箭箭体上,因为觉得没必要,还增加了设计和管理难度,有啥好用的。

但先进在于:这是工程技术应用的巨大创新。第一个人(SpaceX)真的敢用了,而且事后证明真的挺好用的。于是就会有第二家开始用(这次长二丙实验),很快就会有很多人跟进。这就跟你看到地上有蘑菇,感觉应该能吃很有营养,但担心有毒,最保险的还是看别人先吃了没事,最稳,自己再吃。再往后,就人人都吃了。否则,第一个挂了的话。。。

“人在家中坐,锅从天上来”的历史可能要大大改变了


航天是一个非常讲究系统管理的大工程,但也很讲究经验积累。感谢SpaceX为世界航天做的一大贡献,验证了栅格舵的可行性。其他人甚至不需要去派间谍偷你的研究资料,只要看到你能做、且管用,那就够了,我们也立即可以申请项目上马了。

4.对中国意义如何?

目前来看,最重大的意义就在于极大减少了火箭一级残骸对落区的影响。火箭一级是火箭最核心的推进力量也拥有最多的燃料,它也是最危险的火箭残骸。如果能通过栅格舵精确控制它的落区,能大大降低对落区群众的潜在危害,重大利好。

于此同时,也将是我国验证下一步火箭回收技术的宝贵经验积累。

5.那么,能彻底解决残骸落区问题么?

抱歉,并不能。

原因:火箭一级落的范围被栅格舵缩小了,不代表就不落下来了。

“人在家中坐,锅从天上来”的历史可能要大大改变了

另外,火箭逃逸塔、助推器、整流罩等部分残骸问题,还是没办法克服的。

唯一能全部解决残骸问题,就是把落区放在彻底无人区,例如海上(你就不要跟我杠万一砸到船咋办了)。美国的两大核心发射场肯尼迪中心/卡尔维拉尔角和范德堡空军基地,都在海岸线上,往海里落不怕。欧空局的法属圭亚那,也靠着整个大西洋。

同理,我国新建的文昌基地,甚至今年新试的海上发射,也不存在火箭残骸问题。虽然,酒泉、西昌和太原还是不可能彻底避免火箭残骸问题,但目前中国也不可能不用这些基地了,只能慢慢通过技术手段改进,尽力减少影响,不能因噎废食。

这次实验,就是重大突破。

6.那么,栅格舵技术实现后,距离实现火箭回收还多远?

还很远。

因为栅格舵技术很重要,但不是最核心的技术。最核心的技术还是火箭发动机可多次点火复用、可全流量调节、可变推力大小甚至方向、燃料储存结构和管理技术、高动压环境飞行控制技术、火箭着陆腿支撑技术等一大堆。

这基本意味着从火箭燃料开始,要全方位重新设计火箭发动机、火箭结构、火箭飞控系统等一大堆。

我国现有的所有火箭,都是无法改造成可回收的。世界范围内的主流火箭,无论是俄罗斯联盟/质子/安加拉/天顶系列,美国宇宙神/德尔塔/米诺陶/安塔瑞斯/太空发射系统系列,欧空局的阿里安/织女星系列,都是不可能改造的。难度非常大,基本就是重新设计一款完全不同的火箭。事实上,我国也的确计划研发新款的可回收火箭。

路漫漫其修远兮,别急,还得一步一步来。

但也挺好,我们在一个一个突破从0到1,一直在进步。

展开阅读全文

页面更新:2024-04-25

标签:发射场   火箭发动机   栅格   残骸   中国   燃料   航天   火箭   天上   核心   作用   稳定   先进   结构   我国   历史   技术

1 2 3 4 5

上滑加载更多 ↓
推荐阅读:
友情链接:
更多:

本站资料均由网友自行发布提供,仅用于学习交流。如有版权问题,请与我联系,QQ:4156828  

© CopyRight 2020-2024 All Rights Reserved. Powered By 71396.com 闽ICP备11008920号-4
闽公网安备35020302034903号

Top