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發動機是Space X硬傷,會否成未來發展阻礙

發動機是Space X硬傷,會否成未來發展阻礙

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文/老范 (公眾號:五道狗)

日前,SpaceX公司的獵鷹9號火箭成功實現部分箭體回收的新聞佔據了不少科技媒體的頭條,不明覺厲的小編們不吝嗇溢美之詞,“顛覆航天業”、“創造人類新歷史”、“超越中美俄”之類的字眼紛紛出現。

誠然,SpaceX公司首次在實際的運載火箭發射中回收了第一集箭體,這是此前各個航天強國都沒有做到的。但國家隊們到底是在技術上做不到,還是根本就不願意做?這也是一個問題。畢竟國家隊們都是不差錢的,它們的首要目標是保證發射任務的成功,只有商業公司才會努力摳成本。

閑話到此為止,本文想說的其實是限制SpaceX公司未來發展的一個關鍵——大推力火箭發動機。雖然該公司成立已有十多年,但一直都在使用一款小推力的梅林(Merlin)火箭發動機,其源自上世紀60年代美國登月軌道艙的火箭發動機,使用液氫液氧燃料,由NASA授權技術給SpaceX公司使用。經過該公司多次改進,最新版的梅林發動機達到了極高的工作效率。

但梅林實際是一款推力相對很小的火箭發動機,單台推力只有556KN,為了把獵鷹九號推上天就使用了多達9顆梅林發動機。這在前面提到的國家隊里是不可想象的,各個國家都有自己主力的大推力火箭發動機,例如俄羅斯引以自豪的煤油液氧燃料發動機RD-180,推力達到4150KN,連美國的宇宙神火箭都採購來做主發動機,而且這種巨型運載火箭只需要一顆RD-180外加固體火箭助推器就能上天。

一顆火箭用了多達9顆發動機有什麼壞處呢?首先是會增加控制難度和危險係數,要協調9個噴嘴釋放均衡的推力,萬一某個發動機出了故障,火箭一歪,發射就失敗了。類似的前車之鑒是前蘇聯的N1火箭,第一級使用了多達30台發動機,多次發射試驗均告失敗,直接導致了蘇聯登月計劃的告吹。其次,發動機太多會增加死重,運載火箭上要留出盡量多的空間給燃料,死重太多的話就會影響燃料和商業貨物的重量。

發動機是Space X硬傷,會否成未來發展阻礙

可看到獵鷹9號採用了9顆發動機,如果用俄羅斯RD-180僅需一顆

目前獵鷹九號主要的工作是發射衛星和運送貨物到國際空間站,其近地軌道的載重能力是13噸,如果改成地球同步軌道就降低為4噸多。這個參數按SpaceX公司目前的業務來說剛剛好夠用,但與美俄的幾十年前的巨型火箭來說是大巫見小巫,例如美國登月用的土星5號近地軌道載重能力是120噸。

paceX公司未來的遠景目標肯定不僅限於往300多公里高的國際空間站送送貨物,而是登月、登火星這些深空探索項目。但獵鷹九號的載重能力根本不能滿足深空探索的需求,但要提高載重能力肯定不能靠一味的增加梅林這種小推力發動機的數量,而是採用RD-180級別的大推力的火箭發動機。從目前來看,研發這類軍用性質的產品對SpaceX公司來說還不太現實,技術儲備和資金都是問題,只有國家隊才有足夠的實力。

可以預見,由於火箭發動機的限制,SpaceX公司在未來很長一段時間內只能進行地球軌道的發射任務,比如前面提到的給商業公司發射火箭、往國際空間站運送給養,對登月、登火星這些深空探索尚無能為力。當然這些任務正好是SpaceX這種商業公司適合去做的,因為這些工作才是有利潤可圖的,而深空探索項目在短期內都是耗費巨資而無任何利益的。

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(聲明:本文僅代表作者觀點,不代表新浪網立場。)

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