中國造出最大固體火箭引力一號到底是什麽水平?一個細節值得關注

東城要觀星 2024-03-20 06:56:58

中國成功發射世界運力最高的固體火箭,又一次刷新了航天曆史。那這個引力一號到底是什麽水平呢?是否遙遙領先呢?我是東城觀星,再跟大家聊聊航天的話題。

引力一號發射成功,又刷新了一波關注,人們都驚異于中國航天的快速發展。這個引力一號赫然成爲了世界上運力最大的固體火箭,非常值得驕傲。說實話,這款火箭並不算世界上最先進的固體火箭,但卻有幾個很不錯的優勢值得說道。

這款火箭的發動機並沒有達到世界固體火箭發動機的最高水平。引力一號的一級發動機推力達到255噸,雖然也不低,但相對于世界上最強的那些固體發動機來說,還是有一些差距的。比如美國最強固體發動機推力1600多噸,歐空局最強固體發動機推力達到700多噸,印度固體發動機358噸,這些發動機都比引力一號的發動機推力更大。甚至美國和歐空局的單台固體發動機比引力一號的起飛推力還要大。那爲啥還要說引力一號是世界上推力最強的固體火箭呢?因爲美國、歐空局和印度的固體發動機都是用來當助推器的,屬于混合動力火箭,並沒有制成全固體火箭,引力一號屬于全固體火箭裏面推力最大的。

不僅發動機推力不是最大的,整體火箭的推重比和發射效率也不算是最高的。400噸重量、600噸推力,推重比大概是1.5,近地軌道運力6.5噸,運載系數只有1.63%,不僅遠遠低于液體火箭,也低于世界上比較先進的固體火箭。

所以說,引力一號雖然世界推力第一,但也算不上是固體火箭的天花板,並不是遙不可及的。但是它也有自己獨到的優勢,值得說道。

引力一號采用了非常獨到的捆綁構型,采用了四台助推器,把推力提升到了600噸。這裏必須解釋一下,對于固體發動機來說,並不是推力越大越好用,固體發動機推力大和液體發動機推力大不完全是一回事。固體火箭要想推力大,就需要加大填藥量,要麽把火箭做粗,要麽就把火箭做長。不管是做粗,還是做長,都會大大增加固體發動機的加工難度。火箭做粗,會大大增加火箭填藥的難度,很多人都知道固體火箭的火藥柱填藥和雕刻是非常考驗工藝水平的,哪怕做粗一點點,工藝難度也會加大不少。火箭做長,就需要把火藥柱分段填充,像美國的最強助推器,推力很大,但使用的是五段式填藥,這也增加了火箭生産的難度,降低生産效率。引力一號,直接選擇四台助推器並聯的方式,避開了做粗和做長的困局。

固體發動機共同的弊端是比沖小,燃料消耗快,工作時間短。就算是世界上最先進的固體發動機,工作時間也不過一百多秒,一般不超過二百秒。這麽短的工作時間,決定著,固體火箭不太可能做到單級火箭就把衛星送入軌道,甚至兩極火箭都不太可能,一般的固體火箭都是四級接力。這裏就有一個問題需要考慮了,如果單純爲了提高火箭推力而一味增加火箭長度的話,大家可以想象一下,一級火箭就幾十米,那四級火箭加起來需要多高呢?直徑兩米多,身高幾十米,這種細長的火箭,在發射的時候是非常危險的,稍有不慎就容易被折斷。當然,只是做助推器的話,就不用擔心這些,畢竟助推器是附加在主體火箭上的,哪怕細長一些也沒有問題,只要推力夠大就行。

引力一號是看起來很粗壯很結實的固體火箭,跟常見的固體火箭都不一樣,關鍵原因就是采用了捆綁模式,而且接力方式也比較特殊。引力一號雖然看起來是三級半構型,但實際上也是四級接力,四個助推器中間綁著的第一級,實際上是第二級,在助推器點火的時候,第一級是不點火的,助推器工作完第一級才開始點火。這樣的好處是,大大降低了火箭的高度,避免細長體型的出現,不僅發射起來更安全,也非常適合在海上運輸和發射。海上發射前,如果火箭太過細長的話,讓它穩定站在船上都是比較困難的事情,換成引力一號這種構型,就穩當多了。

引力一號除了構型優勢以外,還有兩點值得稱道,一個是發射效率高,另一個是能在海上發射。

所謂發射效率高,就是火箭從生産出來到發射,需要做的准備工作非常少,發射頻率可以大大增加。協調好的話,引力一號可以天天發射,就像飛機航班一樣。但是液體火箭是做不到這一點的,液體火箭從生産出來到發射,周期是非常長的,像長征五號,一年也就發射一兩次,就算是發射頻率快的液體火箭,也絕對做不到一天發射一次。固體火箭一生産出來就帶著火藥,不需要臨時加注燃料,發射前准備工作不多,發射效率很高。而且固體燃料可以長時間儲存,可以隨時待命發射。未來的商業航天發射,肯定更喜歡能隨時待命發射的火箭,所以固體火箭在商業航天領域有得天獨厚的優勢。

至于海上發射,更不用多說了,火箭生産出來就可以裝船,開到目標地點就可以發射,這是非常方便快捷的發射方式。而且,一般不同用途的火箭需要在不同的地點發射才能達到最高的運載效率。比如有些衛星在赤道上發射是最好的,也有些衛星在高緯度發射比較好。如果用傳統發射場,就需要在很多不同維度的地方建設發射場才行。換成輪船的話,想去什麽維度發射,就開到什麽維度就可以了,非常方便。甚至可以在同緯度地區自由切換躲避惡劣天氣的影響,東邊刮大風就開著船去西邊發射,西邊下大雨就開船回東邊,反正就是可以自由調度,躲開惡劣天氣。

與此同時,海上發射還可以通過發射地點的選擇,控制火箭殘骸的落地範圍,避免火箭殘骸對地面建築和人造成傷害。陸地發射,火箭殘骸可是經常造成不必要損失的,甚至經常需要疏散落地點附近居民。顯然海上發射可以減少麻煩。

當然,還需要說一句,引力一號是運力最強的固體火箭,但不是運力最強的火箭。現在運力最強的火箭都是液體火箭,大型火箭運力達到二三十噸,重型運載火箭運力達到百噸以上。引力一號的6.5噸,只能算是中型火箭。但是500公裏太陽同步軌道運力4.2噸,還是非常有競爭優勢的。太陽同步軌道衛星的發射需求越來越大,4噸左右運力也是一個比較受歡迎的運力,未來肯定不缺活幹。

總之,哪怕引力一號不是最先進的固體火箭,仍然是非常有優勢的固體火箭,有一些獨到的理念值得別人學習。而且能夠滿足高頻率發射的商業航天需求,未來的市場前景還是不錯的。

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