火箭固體燃料怎麼製造的?外媒帶你"略見一斑"

（原標題：The rocket scientists mixing up a giant firework）

網易科技訊 7月14日消息，據國外媒體報導，在熱帶南美洲叢林的偏遠角落，法國科學家正在混合製造固體火箭助推器燃料。這些燃料將用於火箭的初級助推器，像煙花一樣將火箭送入太空。

圖示：警示標誌要求使用防護工作服、戴手套和呼吸器。

我從來沒有在其他地方看到牆上有這麼多警示標誌。這些警示標誌要求使用防護工作服、戴手套和呼吸器。要求的這些裝備我都沒有。

據我所知，這裡還有發生爆炸的危險。更不用說外面張貼的關於毒蛇和蜘蛛出沒的警告了。

這個房間位於法屬蓋亞那庫魯地區的歐洲航天港，工程師們在這裡將固體火箭燃料的成分混合在一起。

「這就像烤蛋糕一樣，」合作夥伴阿麗亞娜集團（ArianeGroup）營運長大衛·龐卡（David Quancard）表示。該公司是義大利航空航天公司Avio的合作夥伴，為其提供火箭燃料。 「一開始是液體，然後要把它煮沸。」

與普通的烤蛋糕完全不同，這一混合過程非常危險，發生在一個被熱帶叢林環繞的隔離建築中，位於厚厚的混凝土牆後面。工程師們從幾百米外的碉堡遠程控制操作，整個區域都被安全圍欄、帶刺的鐵絲網和瞭望塔包圍。

固體燃料火箭通常用於諸如洲際彈道飛彈，或者大型火箭的助推器。

庫魯航天港生產的燃料將為兩種不同的火箭提供動力：第一種是阿麗亞娜5型火箭（Ariane 5）的助推器，這種巨型火箭專為大型太空飛行器設計，比如說用於通信衛星和深空科學任務。另外一種是30米高的Vega火箭，用於將較小的有效載荷提升到低地球軌道，其三個一級助推器均採用固體火箭燃料。

圖示：在發射前三個小時，整個龍門結構將在巨型鐵路轉向架的作用下移開。

「固體火箭助推器意味著採用固體推進劑——它看起來有點像橡膠，是固體但柔軟，」龐卡表示，「你有一個巨大的推進劑「蛋糕」，從內核開始向外燃燒以產生推力。」

由於沒有內部閥門，管道或移動部件，這項技術的工作原理與煙花相同——你點燃它，它就會飛起來。一旦它被點燃，你就無法阻止它。這就是為什麼需要在發射場製造燃料的原因之一。大家普遍認為將固體火箭從歐洲大陸運往大西洋太危險了。

用於混合燃料成分的攪拌器是世界上最大的攪拌器之一，和在工業麵包店中找到的那種機器沒有什麼兩樣。它的多個旋轉葉片每分鐘旋轉500到1000次，但從不接觸側面，以避免摩擦產生火花的危險。它可以一次將12噸推進劑批量混合在一起。

混合容器——也就是所謂的罐子——抵達這裡時已經裝滿了由鋁、氧化鐵和粘稠化學物質組成的惰性粘性混合物。然後將罐子加熱至75攝氏度並使葉片旋轉，同時將高氯酸銨粉末從上面的斜槽中混入。而混合比例則是公司的秘密。

圖示：火箭助推器的運送過程是一個緩慢而又穩定的過程。

在混合之後，燃料被帶到另一個建築物中，被導入到火箭之中。Vega火箭助推器的外殼由義大利製造，由碳纖維輕質空心管組成，內襯絕緣材料。這些火箭的組成部分被放入鑄造坑中，一個類似於長杆（稱為芯軸）的模具位於中心。

就像倒果凍或者向烤箱中倒蛋糕混合物一樣，罐子中的推進劑逐漸被倒入火箭外殼中，整個鑄造坑加熱到50攝氏度。

「加熱完成後，它就變成固體了，」龐卡說。 「然後你取下芯軸，就得到了完美的內部形狀。」

現在固體燃料經過徹底的缺陷測試後並儲存一個月，以穩定燃料和套管之間的粘合。隨後添加進點火系統和噴嘴，火箭就準備就緒來。

這個階段它被認為是安全的。我希望如此，因為我發現自己在一個儲藏室裡抬頭看著三個巨大的燃料火箭段。我的手機已經被帶走了——這就像關於在加油站禁止使用手機的警告，只不過違反的後果更嚴重。

阿麗亞娜5型火箭從1996年開始一直在服役。其已經進行了98次發射，只有兩次發射失敗（沒有一次與固體火箭有關），它被認為是世界上最可靠的火箭之一。相比之下，Vega火箭於2012年問世，迄今為止進行的11次發射都取得了成功。但這兩種火箭都將在性能和效率方面進行了升級，以降低成本並提高競爭力。

目前，新一代碳纖維固體火箭正準備在航天港進行測試。作為有史以來最大的固體助推器，使用了140噸推進劑。 P120C由歐洲航天局（Esa）資助開發，將用作新阿麗亞娜6火箭的助推器以及升級版Vega C火箭的一級助推器。

「這很令人興奮，」龐卡說。 「這是歷史上第一次，我們在兩個不同的運載火箭上使用相同的助推器。」

在庫魯一幢被稱為BIP（B timentd』IntégrationdesPropulseurs）的建築中，龐卡向我展示了四層樓高的P120C助推器全尺寸模型。這個模型被用於測試火箭在航天港周圍移動以及發射準備的過程。其中並沒有火箭燃料，而是充滿了惰性的化學混合物。

圖示：卡卡布裡尼表示工作的壓力激勵著整個團隊。

「化合物的粘度與推進劑相同，」龐卡解釋道。 「這是一種以最安全的方式測試這種新助推器製造和裝配過程的方法。」

一旦建成並經過測試，所有固體火箭助推器最終都會出現在幾公裡外的發射臺上。在Vega火箭發射臺上，項目工程師馬克卡卡布裡尼（Marco Calcabrini）正忙著準備他的最新任務——發射用於測量全球風的歐洲航天局衛星Aeolus。

在發射架的12層結構中，卡卡布裡尼的團隊將組裝Vega的固體火箭部件，然後將衛星安裝在頂部的液體火箭上方。這種液體末級在火箭運行的最後階段用於代替固體火箭，使飛行控制人員能夠將衛星精確地放置在軌道上。

在發射前三個小時，整個龍門結構將在巨型鐵路轉向架的作用下移開，將火箭留在發射臺上，顯而易見位於避雷針之下。

我問卡卡布裡尼，自己的工作如此接近固體火箭是否讓他感到緊張。 「我告訴我的侄子，我在準備大煙花，」他說， 「這絕不是一份正常的工作——我們每天都有風險，我們必須加以管理。」

從一級助推器抵達發射臺倒火箭發射只有31天的時間。在這段時間內，卡卡布裡尼只有八天的時間將衛星固定到位，並檢查一切是否正常。

他告訴我：「壓力總是存在的，但我和我的同事都喜歡這份工作。我們這麼做存在壓力，但有助於我們更好地工作，」他告訴我。 「這是一個團隊。每個人都致力於完成發射任務;我們不能錯過發射時間。「

固體火箭相對簡單、便宜且可靠。此外憑藉其火箭燃料工廠，歐洲是火箭發射的世界領先者。一旦卡卡布裡尼的Vega火箭固體助推器被點燃並發射，火箭會燃燒直到燃料耗盡。然後，精密碳纖維體的殘骸將落入海洋——燃燒得太扭曲而無法重複使用。一切順利的話，風力監測衛星將進入軌道。那時整個火箭——在製造，混合和烘烤方面的所有付出和投資 ——將永遠消失。

「這是我們為之工作的時刻，」卡卡布裡尼說，「在發射的那幾分鐘內，成千上萬的人為此工作——我們為此而努力。」（晗冰）

本文來源：網易科技報導 責任編輯：王鳳枝_NT2541