重型猎鹰的运力大于胖五的两倍,将是世界上最强的火箭,还能回收

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  美国太空探索技术公司(SpaceX)于2002年在美国成立,创始人是很有传奇色彩的埃隆·马斯克(Elon Musk)。2015年,SpaceX成功发射猎鹰9号并且回收了一级火箭,这是人类太空发展历史上的首次火箭回收。2016年,SpaceX在海上平台回收猎鹰9号的试验也成功了。在猎鹰9号的鼓舞下,SpaceX发布了研发中的重型猎鹰运载火箭,这将是世界上最强的火箭,低地球轨道(LEO)的运力将达到中国新一代重型运载火箭长征五号(胖五)的二倍以上,并且还是可以回收的。

  

  重型猎鹰和其他运载火箭在LEO运力上的对比

  重型猎鹰运载火箭

  重型猎鹰运载火箭是SpaceX在“猎鹰”9号的基础上进行设计和升级建造的,号称可以将货物和人员送上月球、小行星甚至火星,并且可以重复利用。重型猎鹰的低地球轨道载重量达63.8吨,所以只要能够成功发射,将成为世界上最强运力的火箭,并且SpaceX公司可是民营的(不管你信不信),成功发射后的发展前景将难以估量。其它数据就不多说了,我们看一下重型猎鹰有啥特点。

  

  官方宣传视频截图

  重型猎鹰的特点

  重型猎鹰和猎鹰9号上使用的整流罩,高13.1米,宽5.2米,由铝制蜂窝芯复合碳纤维面板制成的两个半壳组成,是SpaceX公司自己制造的。整流罩的工作原理是:第二级火箭熄火前,气动系统沿着垂直缝推开整流罩的两个半壳,直接抛弃整流后,火箭将卫星送到轨道上并被释放。

  

  重型猎鹰将使用和猎鹰9号类似的整流罩

  重型猎鹰的运力之所以那么强,功不可没的是梅林(Merlin)火箭发动机。重型猎鹰使用的梅林1D发动机(也可能是改进型),一台发动机的地面推力达到845kN,到达大气层外后可到914kN。发动机的真空比冲量为309秒,推重比超过了150,并且发动机可关机重启多次。重型猎鹰的第一级火箭由三个核心构成,其中两个核心构成两个助推器。这三个核心共用了27台梅林发动机,在发射时可产生22819kN的推力。

  

  Merlin 1D发动机,由SpaceX公司自制,一直在升级换代

  重型猎鹰第一级使用的三个火箭核心,使用了一样的新型Octaweb结构,由9台梅林发动机构成,最中心的核发动机由八个发动机围绕着,改变了以往3x3的发动机排列方式,在简化发动机设计和组装难度的同时,连制造过程也简化了,是一种可供借鉴的设计方案。

  

  九台梅林发动机组成的Octaweb结构,构成一个发射核心

  重型猎鹰的火箭外壳采用了新型的铝锂合金制成,通过添加锂使得此种合金比铝要更强更轻。火箭外壳能承受的结构载荷高于预期飞行最大载荷的40%提供了较高的结构安全裕度,远超于其他火箭设计的25%结构安全裕度。

  

  火箭外壳的大部分内部空间是放置储存发动机推进剂的储罐

  重型猎鹰的最大特点是可以回收利用火箭,这和猎鹰9号的设计原理是一样的。重型猎鹰的第一级中,中心的箭体和两个助推器都搭载各自的着陆腿。登陆腿是由铝蜂窝碳纤维制成,在起飞过程中,四条腿沿着每个箭芯的侧面堆积,当火箭返回地面时,将会由分压器分开,通过火箭发动机和箭体内的各种控制仪器,使火箭轻轻地落在地面上,这是猎鹰9号上成功使用的火箭回收技术。

  

  形状独特的火箭着陆腿

  最后,不要小看民营的SpaceX公司,哪怕重型猎鹰还没成功发射,这也是一家值得我们学习和借鉴的对象。很想知道,中国的“SpaceX”在哪里,什么时候诞生?

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