火箭“固液搭配”,登陆外星不“累”

发布时间 : 2017-06-23     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  6月5日至9日,全球航天探索大会在北京召开。中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)在大会上承办大会分论坛,作主旨报告,并发布了数篇学术论文。其中,火箭院研发中心设计师赵胜的文章,展示了一种采用“推力可调固液火箭发动机”的着陆器设计方案。他介绍,采用液体氧化剂和固体燃料“搭配”的火箭动力,可以通过使用绿色环保的无毒推进剂和简单的系统,让未来载人载物登陆外星的活动更加安全、经济。

  
载人载物登陆外星 “纯液”“纯固”遇难题

  
  “载人载物登陆外星,安全很重要。在这里,安全性要从多方面考虑。”赵胜介绍,“首先,推进剂本身和燃烧产物应保证无毒无污染,从而不会威胁航天员和重要载荷的安全;其次,进行相关操作时,也需要确保发动机的安全性。目前使用的常规液体推进剂大多具有毒性,大部分低温液体推进剂虽然无毒,却很难在漫长的星际旅途中保存。而固体推进剂‘一点就着’,既要防止误点火,又难以控制发动机多次启动和精确调节推力。要知道,与起飞时的要求不同,着陆时的推力是要求大范围调节的。若着陆地点出现意外情况,甚至还可能中途拉起,另选地址再着陆,所以推力可调至关重要。”


△国外开展的着陆器试验

    
“固液搭配” 安全可靠又便宜

    
  赵胜介绍,固液火箭发动机采用液体氧化剂和固体燃料。平时,固、液两种推进剂不“见面”,即使“见面”,两种不同状态的推进剂也不会自燃,这就能在生产、使用、保存中省下许多安全保护措施。发动机工作时,液体氧化剂与固体燃料“会合”燃烧,通过控制液体氧化剂的流量即可控制推力大小。“在这种模式下,液体氧化剂和固体燃料都可选择一些便宜无毒的物质,甚至生活中常见的双氧水、石蜡等也可以作为氧化剂、燃料,国外的一家企业甚至还尝试过用软糖来做火箭燃料。同时,因为只有氧化剂是液体,其所需的阀门、管路等也比普通的液体火箭少了一半,成本更低、系统更简单可靠。”

  
“固液搭配”火箭将迎来大发展

  
  我们常见的运载火箭、上面级、卫星和飞船,大都采用纯液体或纯固体推进剂,罕见“固液搭配”的方案。其实,早在上世纪30年代,就有人做出了相关的尝试。“不过,由于性能不高,以及采用‘纯液’‘纯固’发动机技术迅速发展等原因,‘固液搭配’并没有得到大规模应用。”赵胜坦言,从发动机比冲(衡量发动机性能的参数)上看,固液火箭发动机一般低于液体火箭发动机。但是,随着航天探索范围的扩大、任务的丰富,以及商业航天的兴起,低成本、高可靠的“固液搭配”动力将迎来大发展。


△“太空船二号”亚轨道飞船


△“寻猎犬”超音速汽车

  “进入本世纪以来,一些国家的航天企业,特别是一些民营商业航天公司,对固液火箭发动机进行了尝试,比如维珍银河公司的‘太空船一号’和‘太空船二号’亚轨道飞船,内达华山脉公司的‘追梦者’飞船,以及英国的‘寻猎犬’超音速汽车项目等等。他们或是为了安全可靠,或是为了降低成本,也大都达到了自己的目的。”赵胜说,“我们开展固液火箭发动机相关的研究与探索,也将为我国的深空探测任务提供更加安全可靠的动力选择,为国内商业航天的蓬勃发展提供新的思路。”

【打印】 【关闭】

网友评论

文明上网理性发言,请遵守新闻评论服务协议