中国造出最大固体火箭引力一号到底是什么水平?一个细节值得关注

东城要观星 2024-03-20 06:56:58

中国成功发射世界运力最高的固体火箭,又一次刷新了航天历史。那这个引力一号到底是什么水平呢?是否遥遥领先呢?我是东城观星,再跟大家聊聊航天的话题。

引力一号发射成功,又刷新了一波关注,人们都惊异于中国航天的快速发展。这个引力一号赫然成为了世界上运力最大的固体火箭,非常值得骄傲。说实话,这款火箭并不算世界上最先进的固体火箭,但却有几个很不错的优势值得说道。

这款火箭的发动机并没有达到世界固体火箭发动机的最高水平。引力一号的一级发动机推力达到255吨,虽然也不低,但相对于世界上最强的那些固体发动机来说,还是有一些差距的。比如美国最强固体发动机推力1600多吨,欧空局最强固体发动机推力达到700多吨,印度固体发动机358吨,这些发动机都比引力一号的发动机推力更大。甚至美国和欧空局的单台固体发动机比引力一号的起飞推力还要大。那为啥还要说引力一号是世界上推力最强的固体火箭呢?因为美国、欧空局和印度的固体发动机都是用来当助推器的,属于混合动力火箭,并没有制成全固体火箭,引力一号属于全固体火箭里面推力最大的。

不仅发动机推力不是最大的,整体火箭的推重比和发射效率也不算是最高的。400吨重量、600吨推力,推重比大概是1.5,近地轨道运力6.5吨,运载系数只有1.63%,不仅远远低于液体火箭,也低于世界上比较先进的固体火箭。

所以说,引力一号虽然世界推力第一,但也算不上是固体火箭的天花板,并不是遥不可及的。但是它也有自己独到的优势,值得说道。

引力一号采用了非常独到的捆绑构型,采用了四台助推器,把推力提升到了600吨。这里必须解释一下,对于固体发动机来说,并不是推力越大越好用,固体发动机推力大和液体发动机推力大不完全是一回事。固体火箭要想推力大,就需要加大填药量,要么把火箭做粗,要么就把火箭做长。不管是做粗,还是做长,都会大大增加固体发动机的加工难度。火箭做粗,会大大增加火箭填药的难度,很多人都知道固体火箭的火药柱填药和雕刻是非常考验工艺水平的,哪怕做粗一点点,工艺难度也会加大不少。火箭做长,就需要把火药柱分段填充,像美国的最强助推器,推力很大,但使用的是五段式填药,这也增加了火箭生产的难度,降低生产效率。引力一号,直接选择四台助推器并联的方式,避开了做粗和做长的困局。

固体发动机共同的弊端是比冲小,燃料消耗快,工作时间短。就算是世界上最先进的固体发动机,工作时间也不过一百多秒,一般不超过二百秒。这么短的工作时间,决定着,固体火箭不太可能做到单级火箭就把卫星送入轨道,甚至两极火箭都不太可能,一般的固体火箭都是四级接力。这里就有一个问题需要考虑了,如果单纯为了提高火箭推力而一味增加火箭长度的话,大家可以想象一下,一级火箭就几十米,那四级火箭加起来需要多高呢?直径两米多,身高几十米,这种细长的火箭,在发射的时候是非常危险的,稍有不慎就容易被折断。当然,只是做助推器的话,就不用担心这些,毕竟助推器是附加在主体火箭上的,哪怕细长一些也没有问题,只要推力够大就行。

引力一号是看起来很粗壮很结实的固体火箭,跟常见的固体火箭都不一样,关键原因就是采用了捆绑模式,而且接力方式也比较特殊。引力一号虽然看起来是三级半构型,但实际上也是四级接力,四个助推器中间绑着的第一级,实际上是第二级,在助推器点火的时候,第一级是不点火的,助推器工作完第一级才开始点火。这样的好处是,大大降低了火箭的高度,避免细长体型的出现,不仅发射起来更安全,也非常适合在海上运输和发射。海上发射前,如果火箭太过细长的话,让它稳定站在船上都是比较困难的事情,换成引力一号这种构型,就稳当多了。

引力一号除了构型优势以外,还有两点值得称道,一个是发射效率高,另一个是能在海上发射。

所谓发射效率高,就是火箭从生产出来到发射,需要做的准备工作非常少,发射频率可以大大增加。协调好的话,引力一号可以天天发射,就像飞机航班一样。但是液体火箭是做不到这一点的,液体火箭从生产出来到发射,周期是非常长的,像长征五号,一年也就发射一两次,就算是发射频率快的液体火箭,也绝对做不到一天发射一次。固体火箭一生产出来就带着火药,不需要临时加注燃料,发射前准备工作不多,发射效率很高。而且固体燃料可以长时间储存,可以随时待命发射。未来的商业航天发射,肯定更喜欢能随时待命发射的火箭,所以固体火箭在商业航天领域有得天独厚的优势。

至于海上发射,更不用多说了,火箭生产出来就可以装船,开到目标地点就可以发射,这是非常方便快捷的发射方式。而且,一般不同用途的火箭需要在不同的地点发射才能达到最高的运载效率。比如有些卫星在赤道上发射是最好的,也有些卫星在高纬度发射比较好。如果用传统发射场,就需要在很多不同维度的地方建设发射场才行。换成轮船的话,想去什么维度发射,就开到什么维度就可以了,非常方便。甚至可以在同纬度地区自由切换躲避恶劣天气的影响,东边刮大风就开着船去西边发射,西边下大雨就开船回东边,反正就是可以自由调度,躲开恶劣天气。

与此同时,海上发射还可以通过发射地点的选择,控制火箭残骸的落地范围,避免火箭残骸对地面建筑和人造成伤害。陆地发射,火箭残骸可是经常造成不必要损失的,甚至经常需要疏散落地点附近居民。显然海上发射可以减少麻烦。

当然,还需要说一句,引力一号是运力最强的固体火箭,但不是运力最强的火箭。现在运力最强的火箭都是液体火箭,大型火箭运力达到二三十吨,重型运载火箭运力达到百吨以上。引力一号的6.5吨,只能算是中型火箭。但是500公里太阳同步轨道运力4.2吨,还是非常有竞争优势的。太阳同步轨道卫星的发射需求越来越大,4吨左右运力也是一个比较受欢迎的运力,未来肯定不缺活干。

总之,哪怕引力一号不是最先进的固体火箭,仍然是非常有优势的固体火箭,有一些独到的理念值得别人学习。而且能够满足高频率发射的商业航天需求,未来的市场前景还是不错的。

我是东城观星,关注我,定期给大家讲点高科技的知识。

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