火箭重复使用有何现代军事火箭价值

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火箭军专家:运载火箭重复使用有军事价值?
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在历经4次试验失败后,美国“猎鹰9”运载火箭一级箭体近日成功实现海上回收。在太空科技领域,美国一直是世界的领跑者,去年12月美国就率先实现火箭一级箭体的陆上回收。
(原标题:火箭军专家:运载火箭重复使用有何军事价值?)
相比航天飞机5亿美元/次的高昂发射费用,“猎鹰9”运载火箭重复回收显得经济可行——火箭重复使用有何军事价值?朱红巍 火箭军指挥学院军事理论研究所副研究员,从事作战理论问题研究,荣获军队科技进步三等奖2项、火箭军军事理论成果一二等奖6项。制图:喻 萌新闻提示在历经4次试验失败后,美国“猎鹰9”运载火箭一级箭体近日成功实现海上回收。在太空科技领域,美国一直是世界的领跑者,去年12月美国就率先实现火箭一级箭体的陆上回收。有分析认为,美国陆/海回收试验相继成功,使火箭多域回收、重复使用成为可能,这意味着未来“载人返地”方面取得新的突破。回收火箭要克服哪些难题?火箭重复使用有什么军事价值?本期我们对话火箭军指挥学院朱红巍副研究员,请看他的详细解读。海上回收成功,火箭回收将开启2.0时代问:回收航天器早已不是新鲜事,回收火箭与航天器有何不同?要克服哪些难题?答:目前,美国航天飞机共发射135架次,成功回收133架次。航天飞机与卫星(飞船)返回舱大多采用小长径比的再入钝头体气动外型,而火箭一级体均为大长径比的细长型圆柱体,如“猎鹰9”运载火箭一级箭体长度48米,长径比接近13,越是细长的飞行物,越不好控制飞行姿态,因此回收火箭的难度要大的多。回收火箭必须克服两大难题:一是火箭垂直回收,箭体降落过程中必须一直与地面保持垂直,这就需要火箭发动机具有推力可调、多次启动等功能;二是箭体性能保持,即火箭发动机、燃料贮箱等关键部件的使用寿命必须足够长,经得起重复使用,这就对火箭箭体的材料和工艺提出了很高的要求。问:这次“猎鹰9”运载火箭采用海上回收方式,与陆地平台回收相比,海上回收要克服哪些难题?
答:相对于陆地平台回收,海上回收难度更大,但有更多优势。首先,回收地点选择较为灵活。火箭回收是一项风险极大的任务,选择海上回收,即使失败也不会造成人员伤亡。其次,可以运载更多有效载荷。火箭发射升空后,并不是垂直上升,其飞行轨迹呈抛物线状。火箭一二级分离后,执行陆上回收任务的一级箭体必须减速并调头返回。由于回收地点有限,因此一级箭体无论是垂直方向还是水平方向都要飞行较长距离,会消耗更多燃料。而选择海上回收,一级箭体利用重力自然降落,回收船只需提前机动到预定地点,在箭体着陆的正下方等待即可。与陆上回收相比,海上回收火箭面临降落点不规则晃动、突发海上恶劣气象等问题。由于自然潮汐运动,海上经常是“无风三尺浪”,火箭海上回收存在落地瞬间的箭体垂直姿态稳定及落地后的箭体姿态固定问题。今年1月,“猎鹰9”海上回收失败就是由于当时一个着陆支架未能锁定,导致整个火箭倾倒在回收船上。
本文来源:解放军报
责任编辑:赵亮亮_NN6671
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导读:SpaceX搞重可重复使用火箭之事一直颇具争议、怀疑马艺龙在可回收性这方面的孤注一掷是否划得来。毕竟整体回收大型火箭会浪费不少起飞重量、燃料箱又不值几个钱、而且常规火箭发动机回收后也用不了多少次。还有不少人觉得SpaceX在可重复使用这方面点错科技树了、认为搞下一代航天飞机才是人间正道。至于笔者、乃是空间电梯神教信徒!(不过这就扯太远了) 言归正传、借 SpaceX ORBCOMM-2 发射之际特撰此贴、也就发些基本数据简单讨论一下可重复使用火箭的经济性。
首先看一下大形势:
SpaceX搞重可重复使用火箭之事一直颇具争议、怀疑马艺龙在可回收性这方面的孤注一掷是否划得来。毕竟整体回收大型火箭会浪费不少起飞重量、燃料箱又不值几个钱、而且常规火箭发动机回收后也用不了多少次。还有不少人觉得SpaceX在可重复使用这方面点错科技树了、认为搞下一代航天飞机才是人间正道。至于笔者、乃是空间电梯神教信徒!(不过这就扯太远了) 言归正传、借 SpaceX ORBCOMM-2 发射之际特撰此贴、也就发些基本数据简单讨论一下可重复使用火箭的经济性。首先看一下大形势:上面的四个表格是根据美国航天智库Aerospace Corporation提供的数据所统计的。可以看到、过去五十年内、轨道发射成本、航天器的性价比还有发生成功率等方面都有很大的进步。不过发射成本在2005年后遇到了瓶颈、毕竟常规一次性火箭火箭自身性质意味着不能指望通过改进材料和发动机就能持续减少成本。那么再比较一下F9 V1.1、德尔塔IV-H 以及研发中的F-H 这三种火箭的综合性能与发射成本:德尔塔IV-H 发射成本根据任务性质与火箭配置的变化浮动很大,但是三个5M橙色筒子绑在一块儿无论无何也便宜不到哪儿去 -- 射一次2亿到四亿美刀。相比F9 V1.1的LEO运载能力是德尔塔IV-H的一半左右,发射成本只有六千万美元。运载能力全面超越德尔塔IV-H的F-H(三个F9核并列捆绑式)发射成本也只有1.3亿美元(当然是SpaceX自估成本,靠不靠谱就自己觉定吧)回收F9火箭的经济效益主要是在于回收一级上那九台发动机。不过回收后的 Merlin-1D 发动机能重复使用多少次呢?航天飞机上的SSME设计寿命重复使用100次、英国REL所提出的Skylon下一代空天飞机所用的SABRE协同吸气式火箭发动机宣称可重复使用120 次。但像马琳这样的煤油发动机就是另外一回事儿了。SpaceX自称Merlin-1D可以重复使用40次、笔者专门问了一下在加州理工读航天工程专业的朋友,他说Merlin-1D使用周期40次不靠谱,能重复使用20次就很不错了。那么就保守些按F9只能重复使用10次来计算,请见下图:上面的比较是英国人自己估出来的(source: http://phys.org/news/2015-12-spaceplanes-reusable-rockets.html) 笔者查了一下、对F-9数据基本符合官方的,Skylon的估价不好核实,不过高大上的SABRE发动机肯定便宜不了。根据上面的估计即使使用周期120次的Skyon,其发射成不仍然远远高于F9和F-H
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