从上世纪40年代到现在,60多年过去了,世界各国包括美国、俄罗斯,主流航天机构的液体火箭发动机都用的是这种结构。我上网查了一下,猎鹰9号、SN火箭用的发动机却不是这个,它不用这种预热燃料发动机,不再预热了,这个就很奇特,也是刚才主持人提到的,对我们的航天事业发展有哪些借鉴之处?我觉得还是试错、容错和想象力,可以突破前人认为不证自明的一种技术路径。他们确实很有勇气,我们可以看到他们成功了,各行各业都能从中吸取到一些闪光点。 李超:我们看到这次Space X星舰整个有50多米的高度,官方公布的数字是预计能载600-100(音)多名乘客的星舰飞船,它可以在月球上和火星上起飞,但要离开地球就必须依靠一个70米高的被称为“超级重型火箭”的巨型运载火箭,把它托上去,等于是两级的状态。我个人理解是东风17的感觉,这种东西到底使用了什么样的技术能够做到这么高的推力? 卓佳:星舰二级和一级整个起来就是一个完整的火箭,起飞重量达3000多吨,这个状态跟美国60年代登月时的“土星5号”的状态比较接近,它整个起飞的重量,近地轨道的运载能力,可以说是一个级别的,可能是最大的,但是级别跟原来的差不多,并没有超出很多,但是它本身还是有一些很有特点的地方。“土星5号”尽管也有这么大,但是它的一级只有5台F1发动机,每台发动机的推力巨大无比,推力接近700吨,5台发动机足够把3000多吨的火箭推起来,它整个火箭没有用这么大的发动机。现在猛禽的发动机推力大概是200吨左右,它装了非常多的相对较小的发动机,我记得好像是30多台,这个可能是它的一个比较大的突破。 当年苏联也在搞登月火箭的时候,火箭叫N1,一级装了30台发动机,连续四次发射全都失败了。在推进系统上面还有非常多的挑战,管路非常密集,非常复杂,带来很多的问题。Space X现在要走这条路,迎难而上,这确实相当困难。猎鹰重型已经验证过一级同时点燃27台发动机也能成功飞行,应该是在这个方面已经有了一定突破,这个火箭能被顺利制造出来。 李超:发动机并联越多,推力越大,这是从数学上可以做出的论断。发动机并联越多,意味着稳定性可能存在更多风险,这件事情在工程上是怎么样权衡它到底是并联更多还是并联更少的机会?并联很多台发动机可以用什么样的排列结构去阻止这种恶性事件的发生?如果有一台失效,其他的可以弥补这个动力,会有这方面的工程设计吗? 卓佳:现在Space X是有这种设计的,它内部有一套管理系统,可以实时诊断哪台发动机出现了问题,为了避免失去平衡状态,对面的发动机也关掉。因为发动机多,推力是有冗余的,少两台或者几台,一样能飞,控制系统在天上会根据现在的故障情况进行重构。即便哪里的发动机坏了,就用剩下的,一样能飞起来,这是Space X比较独到的技术,这项技术比较有挑战。长期以来,一般来看并联太多的情况下,从工程角度来讲是非常困难的,原来也很少做这方面的尝试,这点也值得我们学习。 李超:星舰据说可以在月球和火星上起飞,理论上是可以从月球上开采出自己的燃料吗?在火星上开采自己的燃料,是因为月球和火星上都有甲烷,才可以采用液氧甲烷的技术路线吗? 卓佳:我前期没有很仔细地了解它的方案,应该是在火星生产甲烷,但月球是没有这个条件的,在月球需要自带燃料,这是我个人的推测。 赵洋:我也同意卓佳老师的看法,火星上是通过一个叫做“萨巴捷”的化学反应,就是说通过火星上富集的二氧化碳,用化学反应来制备甲烷,但是需要消耗很多电力,电能转换成化学。月球上没有二氧化碳,目前各国探月都在找水,也许通过电解水的方式,生成氢氧来做,但从地球上带肯定会比较难,因为地球动力场太大,把这些东西带出去成本太高,火星上要原地制备。 李超:我们畅想一下未来什么时候能够到火星上去,从人类探火的历史阶段开始,我们现在处于一个什么样的阶段?全球各个国家在这方面有什么样的布局? (责任编辑:人才市场) |