海上發射與海上回收哪個難度更高些呢?

2020-09-22 陳北航

2019年6月5日,我國在黃海一海域從海上發射平臺上發射「長徵11—WEY」運載火箭。將七顆衛星同時發射升空,隨後,衛星順利進入預定的600公裡高度圓軌道,我國首次海上火箭發射取得圓滿成功,填補了一項技術空白。

而在前幾天,我國又進使用了該型火箭進行海上發射,也取得了成功。

要做到在海上發射「長徵11號」運載火箭,需要什麼條件呢?

第一個困難就是:我們在陸地上的發射臺發射是固定的,但海上發射平臺因為海水的起伏而波動,因此需要採用了一種特殊的瞄準技術和動態條件下的發射技術,以此來應對海水波動。

第二個困難就是:海上發射對火箭的控制和監測信號提出更高的要求。我們在陸地上發射火箭可以通過有線通信系統傳輸,而在海射任務中,只能通過無線傳輸形式來實現,這也是中國首個採用無線測發控技術實施發射的型號

還有就是:以前火箭的發射安全控制和監測需要地面人員來完成,而本次任務是由火箭自身根據飛行情況,實時自主判斷和實施的,這也是中國火箭的首次自主安控。

我國並不是世界上第一個做到海上發射的國家,其實「長徵11號」的海上發射都不能代表海上發射的高難度。

世界上第一個移動式海上發射平臺是「聖馬科發射平臺」,該平臺於1966年就已經投入了使用,曾用於美國&34;運載火箭的發射。「聖馬科發射平臺」的成功應用證明了火箭海上發射的可行性。

其實「偵察兵」運載火箭更不能代表,因為這款火箭比「長徵11號」還要小得多,也都是固體運載火箭。但是我們「長徵11號」也是屬於小型的固體運載火箭,一般而言液體火箭技術是高過固體火箭的。而且我們採用的是「冷發射」形式,就是把火箭從火箭筒裡拋出去,火箭再進行點火。這樣的好處是,火箭尾焰不會傷到船,而且火箭不會推動船其船伏動,對技術要術也沒有那麼高。

真正能代表海上發射平臺難度的是海上發射公司的「天頂3SL」運載火箭。

「天頂3SL」運載火箭是液體火箭,全長59.6米。芯級最大直徑3.9米,起飛質量為471噸。地球同步轉移軌道5.2噸,同步軌道1.8噸。而「長徵11號」的參數是火箭全長20.8米,重58噸,起飛推力120噸,同步軌道運載能力400公斤。更大的火箭,意味著需要更高的技術。

「天頂3SL」是液體運載火箭,不像固體火箭那樣已經加注好了燃料再送到船上去發射。它需要等火箭在海上安頓好後,燃料船再開過去給它加燃料,加完了又趕緊跑。

而且液體火箭不像固體火箭可以極短時間內產生極大推力推動火箭,因此採用「冷發射」形式是不行的。火箭就得在海上發射平臺上點火,直至產生推力才離開平臺。這對平臺要求非常高,火箭產生的推力對發射平臺有振動影響,平臺要加注15 000噸海水,使整個平臺的排水量從3.1萬噸增到了4.6萬噸,才能使其平衡完成發射。而火箭產生的極高溫度是直接燒在平臺上,又必須採取措施應對。不過這也是固體火箭,因此回收起來相當簡單粗暴:加個降落傘拋海裡,船再去把它拉回來,完事。

因此,這個不能代表火箭海上回收技術的難度。真正能代表的是SpaceX的「獵鷹9號」火箭。回收液體火箭,難度在哪呢?

央視曾評論:拿一根鉛筆從帝國大廈的一面拋往另一面,鉛筆要落在橡皮小船上不倒。

第一點就是切控制好火箭姿態和落點精度。因為火箭造型細長,特別是獵鷹9號那更長。火箭落地姿態不正就容易倒下,因此獵鷹9號使用液氮姿態調節器和四個格柵翼。精度上還要有一個制導功能通過精確測算降落至平臺。

總簡言之,海上發射最難的地方是發射平臺或船及配套設施。

說完了海上發射就來說海上回收吧,海上回收需要做到什麼呢?

早在1982年,美國就已經掌握了火箭回收技術:回收太空梭的助推器。雖然說是助推器,但是其性能不比一般火箭低。單發就能產生超過1000噸的推力,是「長徵11號」的近10倍。

不過這也是固體火箭,因此回收起來相當簡單粗暴:加個降落傘拋海裡,船再去把它拉回來,完事。

因此,這個不能代表火箭海上回收技術的難度。真正能代表的是SpaceX的「獵鷹9號」火箭。回收液體火箭,難度在哪呢?

央視曾評論:拿一根鉛筆從帝國大廈的一面拋往另一面,鉛筆要落在橡皮小船上不倒。

第一點就是切控制好火箭姿態和落點精度。因為火箭造型細長,特別是獵鷹9號那更長。火箭落地姿態不正就容易倒下,因此獵鷹9號使用液氮姿態調節器和四個格柵翼。精度上還要有一個制導功能通過精確測算降落至平臺。

第二點就是發動機必須可以多次點火和調節推力來降低速度,畢竟那速度達到了7馬赫。感覺這不是廢話嗎,什麼發動機不能多次點火呢?其中固體火箭就不能,而且像我們中國的YF-21發動機也不能多次點火,只能點一次火。長徵2號系列,長徵3號系列,長徵4號系列運載火箭一級都是使用這款發動機。

第三點就是著陸腿技術,SpaceX也在這上面吃過虧,有一次失敗就是著陸腳不行導致火箭倒下發生也爆炸,回收失敗。

在回收船方面,只要船起伏不大,耐高溫就行了。在最後關頭「獵鷹9號」只發動了一臺發動機,而且節流來調整了推力。因為對船的推動不是很大,這樣起伏也不強,SpaceX用的還是駁船。

其實海上回收火箭技術主要是對火箭提出要求。

綜合以上所敘,其實很難作出比較哪個難度更高。因為一個是對發射場提出條件,一個是對火箭提出條件。而且還需要看待體量,比如說「長徵11號」的海射和「天頂3SL」火箭的體量就不同,顯然「天頂3SL」火箭難得多。如果拿「長徵11號」和「獵鷹9號」比,當然是後者更難,但如果和「天頂3SL」相比,就是「獵鷹9號」更難了。

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