快舟十一号运载火箭首飞失利(商业航天未来的发展方向是什么)
专栏
2024-05-09 14:36
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目录- 快舟十一号运载火箭首飞失利,商业航天未来的发展方向是什么?
- 美国政府为什么要制裁哈尔滨工业大学和哈尔滨工程大学?
- 长征十一号运载火箭为什么采用冷发射?
- 日本和中国火箭谁厉害?
- 为什么spaceX的技术可以在短时间内超过中国?
- 2020世界航天科技成就?
- 为什么长征5号新一代发动机是液氧煤油发动机?
快舟十一号运载火箭首飞失利,商业航天未来的发展方向是什么?
1.可充气的空间站挂件
毕格罗航天公司打算为人类创造一个太空“驿站”。一个名为“比洛奇”空间站模块是该公司最新的产品,它像一个巨大的气球,只要充满气体就能拓展开来,成为空间站的外挂空间。一个这样的模块足足能提供330立方米的空间,相当于胶囊旅馆120个床位大小。想象一下,如果这是个“太空酒店”呢,你愿不愿意去住呢?
▲比洛奇 B330,充气型的空间站模块,可以任意搭载在成型的空间站上用来拓展空间站的用途
2.可回收型火箭和载人飞船
在过去的50年里,波音公司一直从事与空间相关的活动。目前,该公司正与NASA合作,致力于开发太空运输工具,将人类从地球运送到火星。此外,波音还正在开发一种可以直接在轨道上组装的模块空间站,可以保障人类在太空中较长时期的生活和工作条件。
▲波音旗下蓝色起源公司的重复可用式火箭和载人仓,是SpaceX的强劲对手
3.猎户座远程载人探测火箭
洛克希德·马丁公司最近一个伟大的产品是NASA、ESA合作开发的“猎户座”飞行器。它由两个主要模块组成:指挥模块由洛克希德·马丁公司设计和制造,服务模块则由欧洲的同行们提供。“猎户座”的设计目的是将人类运送到更远的天体上——比如火星。该载人探测器的机组搭载能力为2到6人。
▲洛克希德马丁公司猎户座载人探索火箭的概念图。该火箭会在2018年12月进行第一次点火发射试验
4.迷你卫星和火箭改造系统
NanoRacks是第一家通过NASA 和 JAXA(日本航天局)系统协调国际空间站部署小型卫星的公司。
▲NanoRacks最擅长的是发射各种功能齐全的迷你卫星
火箭要飞往太空,一般来说要在大气层里抛弃一级火箭,在大气层外抛弃二级和三级火箭。这些被抛弃的火箭部分,往往就成为无用的太空垃圾。NanoRacks当前与NASA的合作重点是改造这些火箭舱段,使之能够成“废物利用”,成为空间站的一部分,用于宇航员住宿或物资仓库之类。如果真的能成功,那么建设空间站的成本将大大降低。
▲运用研发技术,将用完的火箭和各种太空“废物”改造成新的航天员居住舱
5.低地球轨道货物运输
轨道公司是在1982年创建的,其研制的“天鹅座”货运飞船已经多次升空,执行为国际空间站运送物资的任务。该公司力争开创了新的商业太空运输服务,使地球上更多人能够进入太空。
▲ATK在美国国家航空航天局(NASA)商业再补给服务(CRS)项目下为国际空间站的货物运送提供服务,现在承担运送28吨的货物上国际空间站的任务
6.太空滴滴
SNC和NASA目前合作的项目是“追梦人”航天飞机,机翼大约29英尺长、跨度达到23英尺,整体尺寸大概是NASA航天飞机轨道飞行器的三分之一;它是一款可以重复使用的载人太空船,能够运输大量货物并承载七名船员飞抵国际空间站;它还能在地球上任意一个商用飞机跑道上着陆——就像滴滴快车那样方便。
▲SNC 载人航天飞船的试飞
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美国政府为什么要制裁哈尔滨工业大学和哈尔滨工程大学?
美国作为世界上最发达的资本主义国家,综合国力位居顶峰。但是美国对中国一直就没有放松过警惕,在很多方面都对中国进行限制,美国曾经列出过一份清单,上边有很多的中国公司都不能对美国进行出口贸易,然而在这份名单上还有两所高校,这就是中国著名的哈尔滨工业大学和哈尔滨工程大学。
不输于清华北大的高校,为中国培养了大量人才,它们究竟有多厉害中国有很多"985"和"211"高校,最让中国学子挤破头都想进的,非清华北大莫属,然而有些大学虽然名气不大,却是国家培养高等人才的摇篮,被低估的哈尔滨工业大学和哈尔滨工程大学就是其中重要的两所高校。
哈尔滨工业大学,人们习惯将其简称为"哈工大",距今已经有101年的历史了,哈工大的航空航天专业最为出名,说到哈工大的建立,还要提到当初的沙皇俄国。
因为清政府的腐败无能,帝国主义对整个中国虎视眈眈,距离中国东北边境黑龙江省最近的沙皇俄国,也打起了中国的主意,他们在哈尔滨到旅顺口修建了一座"中东铁路",前后花费了将近三十年的时间才建成。
建成铁路之后,很多俄国人都来到了哈尔滨,这其中就不乏一些优秀的教师和技术人员,因此哈尔滨中俄工业学校就诞生了,这就是哈工大的前身。
新中国成立之后,哈工大进行了扩建,招收了很多优秀的学生和教师,后来又招收了很多学问深厚的研究人员,培养了众多土木建筑、电气工程、采矿业、化工业的工程师,是著名的理工科院校,也是中国科研人才的重要输出高校。
哈尔滨工程大学,简称"哈军工",它是伟大领袖毛主席钦点过的学校,陈庚将军曾经担任过这所学校的院长,诞生于中国的抗美援朝时期。
新中国刚刚成立的时候,内外都有虎狼环伺,尤其是美国野心勃勃,想要把刚建立的中国扼杀在摇篮里。基于这种复杂的国际环境,毛泽东和斯大林决定创办一所带有军事性质的高校,最开始是绝密单位,不对外宣布任何消息。
后来战局朝着对中国有利于中国的方向发展,国家高层领导认为哈军工应该对外扩招,招收更多优秀的军事科技人才,实现"强国强军"的目标。
哈工大是国家工业和信息化直属单位,哈军工也是如此,但是哈工程比哈工大在级别上低了半级。这并不意味着哈军工逊色于哈工程,哈军工以海洋船舶、核科学、自动化专业见长,在国内的工业方面绝对处于领先地位。
中国的第一艘潜艇、第一艘舰载计算机、第一个条带测深仪都是哈工程研究出来的,还有各种大型船舶也是出自于哈军工之手,哈军工和哈工程一样,都是中国科研领域内不可或缺的一部分,这两所学校甚至可以从清华北大的学生中选拔,在国内高校中的地位非常高,只是比较低调而已。
美国为什么制裁这两所高校,制裁的背后,其实是无法掩饰的恐慌众所周知,美国只有两百多年的历史,它没有过多的历史包袱约束,所以发展得很快,到了二战结束时,美国早已经是首屈一指的大国,在世界范围内有很大的话语权。
然而并不是国家实力强,就可以随便欺负其它国家,但美国就是仗势欺人,一直对中国不怀好意。中国也绝不会甘心于屈居人后,这些年发展的非常快,发达的"中国制造"和让人羡慕的"中国速度",都让世界为之震惊。
美国多年来横行霸道,在国际上的名声并不是很好,中国的强大更是让他们感到恐惧。中国这两所学校在航空航天和海洋船舶方面取得了如此喜人的成绩,又培养了那么多建设祖国的人才,美国当然要制裁这两所高校。
中国人都是非常热爱祖国的,这两所带有爱国性质的高校,也决定了他们学成之后是要报效国家的,而不会去为美国人效力,他们是中国未来的希望,也是让美国人恐惧的根源之一,因此它们才会被美国拉进"黑名单"。
事实证明,国家如果强大起来,难免是会遭人嫉妒的,不过中国的高校培养出来的人才,只会为国效力,而不会像美国一样去搞阴谋诡计,中国的高校不怕被列入黑名单,我们永远都会堂堂正正,昂首阔步的行走于世界之巅。
长征十一号运载火箭为什么采用冷发射?
兔哥回答;长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11运载火箭是用于快速发射卫星的运载火箭。其特点采用了四级固体推进剂火箭,这也是我国运载火箭领域中第一个采用固体火箭推进剂的运载火箭。我们都知道目前运载火箭领域多是采用液体推进剂,液体推进剂具有比冲高、推力大的特点,液体推进剂能够进行停止和重复启动的性能,可在运动中实现多次的重复启动与停止。缺点是体积太,不能保存存放,需要用时加注燃料,不能快速发射,也不能公路机动发射,因此,液体火箭并不适合快速发射。长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11为什么采取了冷发射,要回答这个问题就先说说长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11是干什么的?
(一)长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11是快速补网用的;卫星是一个国家的重要实用工具,涵盖各个领域,通讯、电视信号传播、导航定位、资源、气象、灾害预警等等都离不开卫星,卫星可以说是关系到国计民生的所有领域。卫星也并不安全,军事大国近些年曾多次进行了反卫星实验,这就给我们带来了警示,一旦战争状态下卫星被攻击,就会严重影响到国计民生对卫星的依赖,使国家的战略处于不利的位置,因此,必须要具备未雨绸缪的超前准备,防患于未然。所以,长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11运载火箭就是防止未来卫星被击毁的情况下用来快速发射卫星进行补网的,谁的发射速度快,发射能力强,谁就占得先机。
(二)长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11运载火箭采用了固体推进剂为的是减小运载火箭的体积,同时固体推进剂有利于保存,运输也方便。长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11运载火箭采用了发射筒存放,未搭载卫星的运载火箭装入加固的火箭发射筒里,可以长时间的保存,并且安装到轮式机动运输车辆上,运输车具备机动运输,竖起发射的功能。接到发射任务可迅速开到发射地点,可在短时间内就可以完成发射任务。
(三)长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11运载火箭被装在发射筒内,发射筒的前端采用了发射前打开式,这样的设计说明运载火箭的头部搭载段是可是随时组合的,可以搭载不同的载荷,例如,卫星的型号,数量等发射前是可以任意选择的,然后,运载火箭竖起发射。长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11的冷发射首先是把运载火箭从发射筒弹射出去,这个发射和洲际弹道导弹是一样的,通常有发射药燃气弹射,或是高压气体弹射,把运载火箭弹射到一定高度火箭发动机点火。采用冷发射也是一种成熟技术,而且对发射载体影响小,发射车可多次重复使用,快速发射这种运载火箭。正是发射筒的布局才使得长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11运载火箭采用了冷发射方式,发射完一枚,发射车就可以去装载其它等待发射的火箭了。
(四)长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11不但能够车载机动发射,而且还可以从船舶上发射,前些天长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11就从一艘半潜船上发射成功,由此来看,我国的快速发射运载火箭的发射手段和方式是很多的。除了长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11还有一种同样作用的运载火箭就是快舟运载火箭,也是用来执行快速发射卫星任务的。这些运载火箭都有一个特点就是多卫星定轨能力。长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11的发射方式,式样大家是不是很熟悉?像谁?
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日本和中国火箭谁厉害?
前言
既然要比谁更厉害,那就来个中日火箭大起底介绍吧,看完相信会有整体的认识。如果觉得内容太长可以滑到最后看结语。
1970年2月,日本使用捆绑助推器的L—4S火箭将日本第一颗人造卫星大隅号(重24kg)送入近地点350km,远地点5140km的椭圆轨道,抢在中国前面,成为第四个成功发射人造卫星的国家。
箭上没有导航制导系统,卫星原计划轨道近点为530km,远点为2900km,工程师错误估计了固体火箭发动机的推力,所以实际偏差很大。2003年卫星再入大气烧毁。
两个月后,中国长征一号运载火箭将173kg重的东方红一号卫星送入近地点441km远地点2368km的椭圆轨道。我们就以这个时间点开始介绍两国的火箭发展历史与未来。
以下运载能力数据无特殊说明均为近地轨道运载能力。
固体燃料火箭二战后,丝川英夫开始了火箭研发工作,早期使用朝鲜战争中巴祖卡火箭筒弹药改良版制作小火箭,长度只有几十厘米,重量不过几百克,射高和射程也只有六七百米。日本火箭就在这样的情况下慢慢起步,从225kg的卡帕探空火箭到9.4吨重发射人造卫星的兰姆达火箭,再到48.7吨重的缪3火箭(运载能力达到了300kg后续改进使运载能力达到了770kg),并在1985年成功发射了哈雷彗星探测器。使用固体燃料火箭发射深空探测器也就日本了,这是日本独立自主研发的固体燃料火箭的里程碑。后续的发展是缪5火箭,重140吨,运载能力达到了1850kg,于1997年成功发射(2006年因成本问题项目终止),是最大的固体燃料运载火箭,已经比很多洲际弹道导弹重了。不过,众所周知,日本被限制不能制作弹道导弹。
日本东芝,川崎重工,三菱重工,三菱电机,日本精工,日本东丽等企业具备相关技术,也生产空空导弹,战术导弹,日本一直以来以民用技术推动军用技术发展,这些企业的技术底蕴相当深厚。
然而固体燃料火箭在发射小卫星时很有优势,2010年作为继任者的艾普斯龙开始研制,起飞质量91吨,近地轨道运载能力1.2吨,太阳同步轨道运载能力450kg。火箭发动机壳体使用了高性能碳纤维(日本一直以来是碳纤维生产研制强国)复合材料。此外发射准备时间只有6天,3小时内就能完成发射,火箭还有自主诊断、远距离操控技术,通过一台可以联网的电脑就能发射。
综上所述,日本在固体燃料火箭上的技术积累和使用经验都很多,是名副其实的固体火箭强国。
我国长期以来只在导弹和火箭上面级上使用固体燃料,而在运载火箭的一级使用上是在近些年来开始的。
我国前些天发射的快舟11固体燃料火箭,重78吨,运载能力达到了1.5吨,性能也很强。更为关键的是便宜。按照规划,运载能力达20吨的快舟21正在研制。
丝川英夫选择了固体燃料作为火箭动力,而中国则是从液体燃料起步的,两种燃料体系下的火箭互有优缺。
固体燃料存储时间长,成本高,因此被广泛应用在弹道导弹上。固体燃料发动机,结构简单,能爆发出强大推力,但推力调节困难,此外,衡量发动机性能重要指标的比冲也较低(一般为200多秒)。
与之对应的液体燃料,存储时间短,发动机结构复杂,成本高,研制难度高。但发动机可以调节推力,也可以多次启动,比冲也更高(美国RL10b—2发动机使用液氢液氧,比冲达到了462秒)。
液体燃料火箭前文介绍了日本固体燃料火箭的发展,成就斐然,但日本也没有放弃液体火箭研制,否则就不会有20日希望号的发射了。
实际上在1969年,日本政府建立了宇宙事业开发集团,开始研制大型液体火箭。由于技术缺乏,采用了美国德尔塔火箭的技术,并于1975年发射了第一枚N1火箭(不是苏联那个N1),火箭长32.57m,直径2.24m,重90.4吨,级数为3级,运载能力1.2吨。同时期中国的长征二号运载火箭,全长31.17m,直径3.35m,重190吨,级数2级,运载能力2吨。
1982年,继续在德尔塔火箭基础上研制的N2火箭发射成功,火箭全长35.36m,直径2.24m,重135.2吨,级数3级,近地轨道运载能力2吨,地球同步转移轨道运载能力350kg。长征二号后续改进型长征二号丙全长43.72m,直径3.35m,重245吨,级数2级,运载能力为4吨。也于1982年发射成功。1984年,长征三号成功发射,它在长征二号丙基础上加装了使用我国自主研发的YF73氢氧发动机为动力的三级火箭,全长44.86m,直径3.35m,重204吨,级数3级,地球同步转移轨道运载能力1.45吨。
YF73发动机,是我国首台应用的氢氧发动机。
1986年8月,日本发射了H1火箭,与N2相同,H1火箭沿用了德尔塔火箭的第一级,不同在于,火箭使用了国产的惯性制导设备,在第二级使用了日本自主研发的LE—5发动机。火箭全长40.3m,重139.3吨,近地轨道运载能力2.2吨,地球同步转移轨道550kg。
日本为了进一步提高火箭的国产化率,在LE5发动机基础上历经多次失败研制了LE7作为火箭的芯一级发动机,并捆绑两台国产固体火箭助推器;对二级的LE5发动机进行改进研制了LE5A发动机。
日本此时研制的LE7氢氧发动机性能已经超过目前中国在长征五号上使用的YF77氢氧发动机。
LE7真空推力110吨,比冲445
YF77真空推力70吨,比冲438
这就是日本全国产的H2火箭。1994年发射成功。火箭全长50m,重260吨,近地轨道运载能力10吨!地球同步转移轨道3.8吨。性能十分强悍,不过发射成本过高,在国际市场没有竞争力。在发射了七次国内卫星后谢幕。
80、90年代的国际商业卫星发射市场十分火爆,竞争也很激烈。我国为了进入国际发射市场,在长征二号基础上开发出捆绑助推器的长二捆,即长征二号E型火箭,全长49.7m,重460吨,近地轨道运载能力为9.2吨,加装固体火箭上面级,在地球同步转移轨道的运载能力为3吨。
在长征二号E和长征三号的基础上,我国开发出了长征三号乙火箭用来发射高轨道卫星。
火箭长56.3,重459吨,地球同步转移轨道运载能力为5.5吨。
包括长征三号甲、长征三号乙和长征三号丙在内的长征三号甲家族,是我国发射次数最多的系列火箭,为嫦娥工程,北斗工程建设做出了巨大贡献。
(最近一次发射中星6D时,长征三号乙榨干了火箭性能,又挤出50kg的运载能力)
新世纪为了降低发射成本,进入国际市场,日本对H2进行重新设计和简化,由三菱重工开发出H2A,这些改进包括,芯一级发动机改进为LE/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg7A,芯二级发动机改进为LE/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg5B,捆绑不同助推器来达到不同运载能力等等。
火箭全长53m,重289~445吨,近地轨道10~15吨,地球同步转移轨道4~6吨。2001年8月携带一个3吨重的模拟载荷发射成功。
H2A捆绑不同固体助推器,起飞质量不同。
1999年,我国使用长征二号F型运载火箭成功发射了神舟一号飞船。进入新世纪以来,这款火箭共发射了11艘载人飞船和天宫一号二号目标飞行器。这款在长征二号E型上发展而来的运载火箭为我国载人航天发展贡献巨大。火箭长58.34m,重497吨,近地轨道运载能力为8.8吨。
为了发射白鹤号货运飞船给国际空间站“送货”,日本又在H2A基础上研制了H2B火箭,全长56.6m,重531吨,近地轨道运载能力16.5吨,地球同步转移轨道运载能力8吨。2009年首飞成功。
形似易拉罐的白鹤号
需要说明的是,我国的运载火箭在一二级和助推器上使用的常温燃料在性能上不如日本所使用的低温液氢液氧。但整体来看与日本火箭性能打的有来有回。新世纪的头十年,日本走在了前面,但我国新一代运载火箭的研制一直在推进,这是一次跨越式发展,新,意味着更强的性能。
2016年6月25日,长征七号首飞发射天舟一号货运飞船成功。长征七号使用液氧煤油作为燃料,与我国长期使用的常温燃料相比,便宜、环保无污染比冲高(仍低于液氧液氢)。火箭全长53m,重597吨,两级半火箭,近地轨道运载能力14吨,在此基础上研制的长征七号A,全长60.13米,重573吨,地球同步转移轨道运载能力7吨。
长征七号A:我就是长。
2016年11月3日人称胖五的长征五号发射成功,火箭全长57m,重867吨,地球同步转移轨道运载能力14吨;用来发射近地轨道载荷的长征五号B,全长53.66m,重837吨,近地轨道运载能力25吨。实际上呢,长征五号作为二级半火箭像H2B一样,如果发射近地轨道载荷运载能力会更大。
中国的火箭设计历来保守,因此新火箭有很多的改进空间来提升运载能力。
美国,欧洲,日本,印度现役中的多数火箭都使用了捆绑固体燃料火箭作为助推器的技术,在芯一级,二级使用高性能的低温液体氢氧发动机。而中国,俄罗斯更多使用液体燃料火箭作为助推器。两种技术路线也不好评价谁优谁劣。
今年首次发射失败的长征七号A,没能延续长征七号的成功,但包括日本在内的世界各国都经历过失败,我们也不必苛责。
未来日本正在推进H3火箭的研制,与H2A相比,会更进一步缩减发射成本。近地轨道运载能力将达到25吨。
中国正在研制YF480,500吨级高压补燃液氧煤油发动机,以及YF220,220吨高压补燃氢氧发动机,和YF79,25吨膨胀循环发动机(最理想的循环方式),这些NB玩意儿要用在未来的超重型运载火箭长征九号上。
左边为美国SLS,右边是长征五号和长征九号。(图片有一些错误,大致参考一下)
另外一款体型“较小”的火箭是921,借助现有的长征五号火箭“拼出”一个重型火箭来进行载人登月任务,毕竟长征九号的使用要在2030年了。
右下第二个就是921。
除了这些大家伙,还有采用重复使用技术的长征八号,采用固体助推器的长征六号A,探索空天组合体飞行器的“腾云工程”等。中国航天的运载工具在全面铺开研制发展,而这些工具也将推动中国迈入航天强国。
此外民营航天也在积极发展以谋求商业航天发射市场。
结语虽然早期发展离不开美国的帮助,但日本一直都在朝着独立自主的方向努力。日本的固体燃料火箭和氢氧发动机技术是我们目前尚未达到的高度(但它是一个可以超越的目标),在火箭应用上也经验丰富,不仅早早地开展了深空探测,还发射了多个领域的应用卫星,这些推动了日本民间企业的发展,它们的发展又带动了日本整体航天技术的进步。因此日本是不折不扣的航天大国,但就整体的火箭水平来看我们暂时领先。
从未来的发展来看,中国的整体技术实力必将超越日本。但日本的高端制造业企业对技术的态度值得我们学习。
日本生产的高精度陀螺仪成为畅销出口产品。
以H2火箭为现实原型参考的日剧《下町火箭》中,一个小小的工厂却掌握了火箭发动机的核心——阀门系统。
片中的大企业帝国重工一心想要实现火箭的国产自主化,但却卡在了阀门专利上,而这个小小工厂在不断投入研发中早早掌握了这项专利。在看到这个工厂精益求精的技术时,负责人同意了这个小工厂作为自己的唯一供应商。对于小工厂来说,火箭发动机的阀门专利或许很难被用上,但对技术的追求是它得以被研制出来。如果中国能有更多以追求技术为目标的企业,政府也能给予支持,那我们离制造业强国的目标就会越来越近。
我也同时安利这部剧,现在B站可以免费观看。
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为什么spaceX的技术可以在短时间内超过中国?
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【为何我国火箭连续两次失利?而马斯克却能够载人火箭发射成功?】
2020年5月30日,美国太空探索技术公司(SpaceX)发射首个载人太空飞船,搭载两位NASA宇航员前往国际空间站。这一次的成功确实算是改写了历史,毕竟这是私人载人飞船的一次胜利。
有人不禁质疑:在3月16日,长征七号改中型运载火箭发射任务失利以及4月9日,长征三号乙运载火箭发射失利都让我们有所担心。特别这一次马斯克的成功,让我们会觉得,为何马斯克能够超过我们?
实际上,所谓超过我们的说法是不切实际的。为何这么说呢?
我们列举下我国航天技术的优势——
比如,我们国长征系列火箭有着极强的稳定性,并且规划的非常精准。比如长征2号子系列火箭用于发射低轨道航天器,长征3号子系列火箭用于发射高轨道航天器,长征4号子系列火箭用于发射极轨道航天器。其中的长征2号F是我国唯一载人火箭。
就拿最近的“胖五”,长征五号B运载火箭搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱。
确实,很多人在惊喜于马斯克的火箭回收技术,但是我国已经在5月28日宣布,星际荣耀“焦点一号”(代号“JD/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg1”)可重复使用液氧甲烷发动机在5月27日成功完成二次启动长程500秒试车,标志着我国成为世界上首个掌握液氧甲烷发动机二次起动的国家,也说明突破了火箭回收关键技术。
其实,马斯克说SpaceX在建立的时候自己也觉得只有10%的可能成功,甚至于SpaceX和曾面临破产,2008年,试了4次才让猎鹰1号火箭成功入轨,可见虽然说我们知道在综合实力上不及我们,可是这也是目前很少私人企业能够成功的例子,这确实很值得我们尊敬。
2020世界航天科技成就?
2020年,人类面临了众多前所未有的巨大挑战,在超难模式下,中国航天不断创造奇迹,又迎来了厚积薄发的一年,在新型火箭首飞、卫星导航系统、月球与深空探测与商业航天等领域取得了重大成就。
今年是中国航天的超级2020,这些高光时刻值得铭记。
一、嫦娥五号,完美完成中国航天史上最复杂任务
2004年,嫦娥探月工程正式启动,计划通过“绕、落、回”三步走发展战略全方位研究月球。目前已有嫦娥一号、二号、三号、四号、鹊桥号、五号T1试验器等完成任务,完整突破了环绕和着陆两大月球探索使命,实现了人类首次软着陆月球背后和巡视的壮举。
2020年11月24日嫦娥五号发射成功,挑战月球采样返回,时隔44年(1976年苏联月球24号),它将为人类再次带回月球样品。嫦娥五号的任务流程高度复杂,是无人探月的极致,嫦娥五号探测器组合体总重达8.2吨,采用轨道器/返回器/着陆器/上升器联合的方式探测月球,是人类无人探月史上最复杂最重的探测器。
2020年12月17日,嫦娥五号成功返回,最终收获了1731克样本,超过了苏联三次无人采样任务采样总重量(301克)。在经历了11个重大阶段和关键步骤后,中国终于告别了仅有美国阿波罗登月计划赠送的1克月球样本的历史,并全面掌握了无人地月往返系列技术。
不仅如此,嫦娥五号实现了中国航天五大首次技术突破:
1.地外天体自动采样封装;
2.地外天体起飞并精准入轨;
3.月球轨道无人交会对接;
4.携带月球样本高速(近11.2千米/秒的第二宇宙速度)返回地球;5.建立中国月球样品的存储、分析和研究系统。
二、北斗系统全面建成,精准时空尽在手中
2020年6月23日,北斗卫星导航系统第55颗卫星搭乘长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心成功升空。北斗系统,历时26年研发,经历了三代系统、共计发射了59颗卫星,终于完成全部组网星座发射任务,正式建成!
在理论上,卫星导航系统能无限量为用户提供全球覆盖、全天候、全天时的高精度定位与授时服务,事关国家安全、经济建设和科学研究等重要领域,是任何一个大国必须掌握的核心竞争力。
北斗系统采用三种轨道,重点服务亚太地区
整个北斗建设过程分成了三步走策略,对应北斗一号、二号和三号系统。其中,一号主要为试验系统;二号为区域服务系统;三号为最终定型的全球服务并带有区域增强的系统。
北斗三号系统的30颗卫星包括3颗为GEO(静止地球同步轨道)卫星,3颗为IGSO(倾斜地球同步轨道)卫星,24颗为MEO(中远地球轨道)卫星,是人类现有导航卫星系统中最独特创新的设计,能通过高轨卫星导航和短报文功能重点为亚太地区提供更高质量的服务。
三、天问一号,下一站火星!
屈原曾在长诗《天问》中发出了“九天之际,安放安属?”和“日月安属,列星安陈?”的旷世之问,其中“荧惑”(火星)始终是中国古人们最关心的行星之一。历时走入现代,火星不仅是人类研究行星科学和太阳系演化史的核心参照,也是人类未来走向深空的突破目标。
为此,中国航天正式启动了行星探测计划——“天问”。执行第一站任务的就是去往火星的天问一号。2020年7月23日,天问一号搭乘长征五号遥四火箭,从文昌航天发射场成功升空,开启前往火星数亿千米的旅行
它将在这次任务中挑战在火星“绕”(环绕)、“着”(降落软着陆)、“巡”(移动巡视)三大工程目标。组合体携带13项科学仪器,计划对火星进行全方位研究,是近几十年来人类火星探测技术复杂度之最,将打破人类探测火星新纪录。
目前,天问一号已经完成了多次轨道修正、深空机动、星上载荷和仪器测试、太空自拍等复杂操作,预计在2月10日抵达火星附近开始制动,将在2021年农历新年为14亿中国人献上超级新年礼物。
四、高分专项建设收官,观天测地明察秋毫
地球原本仅有一颗天然卫星,进入航天时代后,人类发射了上万颗人造卫星,并通过这些卫星来了解地球的方方面面。
高分辨率对地观测系统,是我国中长期科学和技术发展规划纲要提出的重大专项之一,主要依靠卫星系统实现全天候、全天时、全球覆盖的对地
2020年12月6日,中国发射高分十四号卫星,从2013年4月26日发射高分一号至今,中国在7年内发射了十四个系列、二十余颗卫星组成高分卫星网络,它们分别分布在地球静止轨道和太阳同步轨道。
历时七年,高分卫星专项系统建设成功收官,它们几乎覆盖了航天领域所有对地观测方式,如可见光、红外、雷达等,为我国长期稳定地获得高分辨率全球遥感信息提供重要保障,战略意义明显。
五、长征五号B火箭,重载力士托起天上宫阙
运载火箭是航天事业的基石,决定了一国航天发展的能力上限,长征五号是我国目前最强大的重型任务运载火箭。它将长征火箭家族近地轨道运力上限从8吨级提到25吨以上,能将东方红五号平台这类大型载荷发射到高轨,能执行大型月球探测和火星探测任务等,是一个通用化、系列化、组合化的大型运载火箭平台。
中国最重要的航天工程之一,载人航天,起步于1992年,2021年将迎来最为关键的时刻——全面建造天宫空间站。为此,长征五号要专门定制一个型号,负责实施近地轨道20/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg25吨级重载任务,这就是长征五号B运载火箭。相较于长征五号,它采取一级半的“矮胖紧实”布局,采用更大的整流罩,重点服务于天宫空间站核心舱和实验舱。
2020年5月5日,长征五号B运载火箭在文昌航天发射场成功首飞,为2021年全面开启天宫空间站建设创造了条件。
六、新载人飞船,突破天宫走入深空
神舟飞船是载人航天工程的功勋飞船,采用三舱式(推进舱、轨道舱和返回舱)构型。中国航天人通过11次任务成功掌握了载人航天的各项核心技术。然而,面对未来“星辰大海”的载人探测梦想,它的不足也愈发明显,例如仅能运送3名航天员、货运能力有限、一次性使用、寿命较短、功能和拓展性有限,极有必要研究下一代载人飞船。
2020年5月5日,新载人飞船试验船随着长征五号B火箭成功首飞。它采用最新的两舱式(推进舱、返回舱)布局,效率更高,技术更先进,容量更大、最多能搭载7名航天员、拥有较强载货能力,在太空中使用寿命更长。
通过模块化和通用化设计,它可以通过更换隔热模块实现多次低成本重复使用。群伞气囊缓冲设计,也使得回收过程舒适性和安全性大幅提升。为适应不同任务需求,新载人飞船试验船设计了大、小两个版本。
飞船整体隔热能力大幅提升,足以适应包括载人登月在内的载人深空探测计划。这些优势远远超过了神舟飞船的核心指标,也使得新载人飞船成为目前世界最先进的新一代载人飞船之一。
七、长征八号火箭,弥补空白期待回收
我国长征火箭家族目前处在从传统的二/三/四系列火箭逐渐更新为五/六/七/八/十一等的过程中,尚存在一些不足,其中之一是在太阳同步轨道和极地轨道的运输能力和性价比较低:一方面,主要负责的长征二/四很难实现中型以上(3吨)载荷发射,长征三号甲系列需要大幅改进(2020年首次通过改型突破了这种轨道)且未来空间有限;另一方面,用重载的长征五/七等发射成本过高,亦需要改型。
而国际同行已经开始布局使用火箭回收等技术进一步降低成本,并且计划占领商业发射市场份额。这两种轨道事关核心的遥感、资源、气象、科研、低轨通信等卫星类型,任务众多业务量大,我国亟需对应火箭弥补这些空白。
2020年12 月 22 日,长征八号在文昌航天发射场成功首飞。它主要依托长征七号和长征三号甲系列火箭技术,取长补短,采用模块化设计理念,使用更加环保高效的液氧液氢和液氧煤油推进剂组合,定位于中型载荷发射。在运力方面,重点针对这两种轨道实现不低于4.5吨的发射能力。
与此同时,长征八号将在未来逐渐验证火箭可回收技术,并通过高可靠性、通用化、准备周期短、发射频率高等设计,集中于高性价比的商业载荷发射任务,是长征火箭家族图谱的重要支撑力量。
八、长征十一号火箭,海上发射再创辉煌
长征系列火箭主要依托于各类四氧化二氮/偏二甲肼、液氧液氢、液氧煤油等纯液体推进剂,固体推进剂的应用还有待开发。由于储存时间长、准备周期极短,固体推进剂火箭主要在特殊情况时做应急使用。
从发射场的角度,海上发射无火箭残骸落区问题、可移动、可靠近赤道,能最大限度利用地球自转惯性,是各大国都会储备的重要火箭发射技术。

长征十一号会采取先冷发射弹出再点火的方式,从海上平台发射
纯固体推进剂的长征十一号火箭填补了上述空白。乍一看它是个“小不点”,火箭长21米、直径2米、重58吨,运力在0.5/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg0.7吨级别(太阳同步/低轨轨道),但它的战略意义非常重要。
它的绝活在于能以很低成本执行小型载荷的一箭多星任务,并能够适用于各种陆地固定发射场、移动发射场和海上发射场等环境。2020年,长征十一号在酒泉、西昌、黄海(移动平台)均进行了发射,其中依托海上平台为第二次发射,实现了一箭九星的壮举。目前,长征十一号火箭共计发射十一次,成功了十一次!
九、嫦娥玉兔鹊桥,持续突破探月记录
嫦娥系列月球任务,不仅以非常浪漫的“嫦娥”(轨道器和着陆器)、“玉兔”(巡视器)、“鹊桥”(嫦娥四号中继星)和“广寒宫”(嫦娥三号着陆地)等大家耳熟能详的名字而著名,还以它们不断实现的新纪录而广受国际科研界关注。
其中,嫦娥三号在2013年着陆月球,至今保持一定程度的工作状态。2019年初,嫦娥四号和玉兔二号着陆月球背面,一直正常工作至今,完成了超过25个月球日夜(月球的一天约为地球上的28天)的工作。不仅如此,她们是人类唯一着陆月球背后的着陆器和巡视器。玉兔二号行驶距离超过600米,服务于它们的中继卫星——鹊桥号也一直保持良好的工作状态。
最新发射的嫦娥五号任务轨道器,在完成运送返回器和月球样本到地球附近的任务后,又利用剩余推进剂,继续前往距离地球150万千米的日地拉格朗日点。
嫦娥探月工程,取得了人类航天众多新纪录,而这些记录每天都在更新。2020年的嫦娥探月,是人类航天近些年载入史册的亮点之一。
十、商业航天,高歌猛进前途可期
进入21世纪后,商业航天开始崛起,成为60多年人类航天事业高速发展中的一大亮点,以Space X和蓝色起源为代表的新秀甚至成为能搅动整个航天事业的“超级鲶鱼”。中国作为航天大国,也孕育出了一批优秀的商业航天企业。
2020年,依然是中国商业航天不断突破的一年。星际荣耀、蓝箭航天、星河动力、九天微星等企业获得了数亿乃至十余亿人民币的巨额融资,不断突破纪录。
在业务领域,星河动力“谷神星一号”卫星首飞成功,且进入太阳同步轨道,长光卫星高分辨率对地观测卫星星座进展迅速,银河航天5G通信低轨卫星成功测试,天仪研究院等进入民用SAR卫星领域……更多的探索取得新进展。
在发展潜力方面,星际荣耀、蓝箭航天等公司在不断突破液氧甲烷火箭可复用发动机的试车进展,将于2021年首次发射液体推进剂火箭,也将是中国商业航天的重大进展。
总体看来,这是中国航天最好的一年,未来发展前景充满希望。
2020年,有辉煌的成功,也有包括长征七号甲火箭首飞、长三乙火箭、快舟商业火箭发射失利等的不幸。航天从来不是一件容易的事情,当然,正是因为困难重重,我们才要更努力发展航天。
天可补,海可填,南山可移。日月既往,不可复追。这是悲喜交加的一年,但喜远大于悲。2021年,天问一号将抵达火星、天宫空间站将全面开建、长征火箭家族将继续扩容(长六甲等)、数型民营火箭和卫星也将有新突破,让我们共同期待中国航天超级2021!
为什么长征5号新一代发动机是液氧煤油发动机?
谢邀,目前航天燃料本身就应该用液氧煤油或者液氢液氧,我们之前没采用,是因为我们的航天火箭之前并非专业,不过是弹道导弹的科技的辅助产品。
之前的长征系列火箭都是弹道导弹的衍生品之所以说我们之前的航天火箭并非专业,是因为我们的航天火箭都是弹道导弹的衍生品,直接是使用弹道导弹改型而来。最早的长征1号火箭是从东风4号远程弹道导弹改型而来,而风暴1号、长征2号、长征3号、长征4号都是从东风5号洲际弹道导弹改型而来,其目的是为了可以省一笔研发和生产线费用。东风5号洲际弹道导弹
这也造成了为什么我们之前的长征火箭都是使用偏二甲肼(二甲基联氨)/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg四氧化二氮作为燃料组合,因为这是典型的液体燃料弹道导弹燃料组合。在各种液体燃料组合之中,偏二甲肼和四氧化二氮在常温情况下都是液体,属于常温燃料组合,而其他燃料组合大部分都需要液氧,液氧需要低温高压储存,因而不利于长期储存(过氧化氢虽然也是常温液体,但是其强腐蚀性更难储存)。同时偏二甲肼/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg四氧化二氮燃料组合比例最接近,两者燃料输入速度相近,可靠性非常好。这些优势对于长期在导弹发射井储存,随时备射的弹道导弹来说,都是极其明显的优势。几种液体火箭燃料组合
但是偏二甲肼和四氧化二氮不仅生产成本高,更大的危险性是其都是剧毒化学品,非常危险,苏联东方号运载火箭曾在加注火箭燃料的时候,发生两次爆炸事故,造成包括国防部副部长、火箭军司令在内的215人丧生的极其惨痛代价。同时,运载火箭发射失败,未燃尽燃料洒落,同样会造成严重的后果。1996年长征三号乙运载火箭发射失败,火箭撞到发射场2公里的山坡上发生爆炸,造成6人死亡,57人受伤。助推器残骸坠落后发出的滚滚黄烟就是残余的四氧化二氮,具有毒性,这也是长征2号火箭发射现场的黄烟一样
液氧煤油组合与液氢液氧组合各有优缺点目前国际上通用的运载火箭燃料组合是低轨道用液氧/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg煤油的燃料组合,高轨道使用液氧/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg液氢的燃料组合。液氧/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg液氢的组合比冲值最高,同等重量下获得的推力最大,但是由于氢的比重非常低,液氢的密度是70 kg/m^3,而煤油是820 kg/m^3,仅相当于煤油的1/12,火箭需要付出更大的结构重量,安排更多的空间才能容纳所需要的液氢,这大大抵消了其比冲高的优势。此外,液氢价格高(这个因素也很关键),本身也是低温燃料,灌装较为危险等缺点。长征5号发射不再是跟长征2号发射现场的冒黄烟,其产生的是白烟主要是水蒸气和二氧化碳
所以目前国家上主流的重型火箭组合是,使用液氧煤油火箭发动机作为上升级的主发动机,降低成本,提高可靠性。而使用液氢液氧发动机作为上面级发动机,提高末端的效率,末端工作效率越高,燃料利用越充分。实际上长征五号就是液氢液氧和液氧煤油的混合组合,跟俄罗斯的能源号、阿丽亚娜5号等新型运载火箭类似。长征五号的芯一级使用的是YF/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg77液氧液氢发动机,2台51吨推力,工作时间480秒,助推器使用的是YF/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg100液氧煤油发动机,2台120吨推力,工作180秒。
在火箭上升的初期,尽可能的使用液氧煤油燃料,省钱,在火箭上升到一定高度和速度下,再使用效率高的液氢液氧燃料。这也标志着,我国航天事业开始真正的走向专业化发展的道路,而不再是弹道导弹的附属产品。未来的长征9号重型火箭同样是采用460吨级的液氧煤油发动机和220吨级氢氧发动机的动力组合,将和美国的战神火箭一样同属最强运载火箭级别
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- 快舟十一号运载火箭首飞失利,商业航天未来的发展方向是什么?
- 美国政府为什么要制裁哈尔滨工业大学和哈尔滨工程大学?
- 长征十一号运载火箭为什么采用冷发射?
- 日本和中国火箭谁厉害?
- 为什么spaceX的技术可以在短时间内超过中国?
- 2020世界航天科技成就?
- 为什么长征5号新一代发动机是液氧煤油发动机?
快舟十一号运载火箭首飞失利,商业航天未来的发展方向是什么?
1.可充气的空间站挂件
毕格罗航天公司打算为人类创造一个太空“驿站”。一个名为“比洛奇”空间站模块是该公司最新的产品,它像一个巨大的气球,只要充满气体就能拓展开来,成为空间站的外挂空间。一个这样的模块足足能提供330立方米的空间,相当于胶囊旅馆120个床位大小。想象一下,如果这是个“太空酒店”呢,你愿不愿意去住呢?
▲比洛奇 B330,充气型的空间站模块,可以任意搭载在成型的空间站上用来拓展空间站的用途
2.可回收型火箭和载人飞船
在过去的50年里,波音公司一直从事与空间相关的活动。目前,该公司正与NASA合作,致力于开发太空运输工具,将人类从地球运送到火星。此外,波音还正在开发一种可以直接在轨道上组装的模块空间站,可以保障人类在太空中较长时期的生活和工作条件。
▲波音旗下蓝色起源公司的重复可用式火箭和载人仓,是SpaceX的强劲对手
3.猎户座远程载人探测火箭
洛克希德·马丁公司最近一个伟大的产品是NASA、ESA合作开发的“猎户座”飞行器。它由两个主要模块组成:指挥模块由洛克希德·马丁公司设计和制造,服务模块则由欧洲的同行们提供。“猎户座”的设计目的是将人类运送到更远的天体上——比如火星。该载人探测器的机组搭载能力为2到6人。
▲洛克希德马丁公司猎户座载人探索火箭的概念图。该火箭会在2018年12月进行第一次点火发射试验
4.迷你卫星和火箭改造系统
NanoRacks是第一家通过NASA 和 JAXA(日本航天局)系统协调国际空间站部署小型卫星的公司。
▲NanoRacks最擅长的是发射各种功能齐全的迷你卫星
火箭要飞往太空,一般来说要在大气层里抛弃一级火箭,在大气层外抛弃二级和三级火箭。这些被抛弃的火箭部分,往往就成为无用的太空垃圾。NanoRacks当前与NASA的合作重点是改造这些火箭舱段,使之能够成“废物利用”,成为空间站的一部分,用于宇航员住宿或物资仓库之类。如果真的能成功,那么建设空间站的成本将大大降低。
▲运用研发技术,将用完的火箭和各种太空“废物”改造成新的航天员居住舱
5.低地球轨道货物运输
轨道公司是在1982年创建的,其研制的“天鹅座”货运飞船已经多次升空,执行为国际空间站运送物资的任务。该公司力争开创了新的商业太空运输服务,使地球上更多人能够进入太空。
▲ATK在美国国家航空航天局(NASA)商业再补给服务(CRS)项目下为国际空间站的货物运送提供服务,现在承担运送28吨的货物上国际空间站的任务
6.太空滴滴
SNC和NASA目前合作的项目是“追梦人”航天飞机,机翼大约29英尺长、跨度达到23英尺,整体尺寸大概是NASA航天飞机轨道飞行器的三分之一;它是一款可以重复使用的载人太空船,能够运输大量货物并承载七名船员飞抵国际空间站;它还能在地球上任意一个商用飞机跑道上着陆——就像滴滴快车那样方便。
▲SNC 载人航天飞船的试飞
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美国政府为什么要制裁哈尔滨工业大学和哈尔滨工程大学?
美国作为世界上最发达的资本主义国家,综合国力位居顶峰。但是美国对中国一直就没有放松过警惕,在很多方面都对中国进行限制,美国曾经列出过一份清单,上边有很多的中国公司都不能对美国进行出口贸易,然而在这份名单上还有两所高校,这就是中国著名的哈尔滨工业大学和哈尔滨工程大学。
不输于清华北大的高校,为中国培养了大量人才,它们究竟有多厉害
中国有很多"985"和"211"高校,最让中国学子挤破头都想进的,非清华北大莫属,然而有些大学虽然名气不大,却是国家培养高等人才的摇篮,被低估的哈尔滨工业大学和哈尔滨工程大学就是其中重要的两所高校。
哈尔滨工业大学,人们习惯将其简称为"哈工大",距今已经有101年的历史了,哈工大的航空航天专业最为出名,说到哈工大的建立,还要提到当初的沙皇俄国。
因为清政府的腐败无能,帝国主义对整个中国虎视眈眈,距离中国东北边境黑龙江省最近的沙皇俄国,也打起了中国的主意,他们在哈尔滨到旅顺口修建了一座"中东铁路",前后花费了将近三十年的时间才建成。
建成铁路之后,很多俄国人都来到了哈尔滨,这其中就不乏一些优秀的教师和技术人员,因此哈尔滨中俄工业学校就诞生了,这就是哈工大的前身。
新中国成立之后,哈工大进行了扩建,招收了很多优秀的学生和教师,后来又招收了很多学问深厚的研究人员,培养了众多土木建筑、电气工程、采矿业、化工业的工程师,是著名的理工科院校,也是中国科研人才的重要输出高校。
哈尔滨工程大学,简称"哈军工",它是伟大领袖毛主席钦点过的学校,陈庚将军曾经担任过这所学校的院长,诞生于中国的抗美援朝时期。
新中国刚刚成立的时候,内外都有虎狼环伺,尤其是美国野心勃勃,想要把刚建立的中国扼杀在摇篮里。基于这种复杂的国际环境,毛泽东和斯大林决定创办一所带有军事性质的高校,最开始是绝密单位,不对外宣布任何消息。
后来战局朝着对中国有利于中国的方向发展,国家高层领导认为哈军工应该对外扩招,招收更多优秀的军事科技人才,实现"强国强军"的目标。
哈工大是国家工业和信息化直属单位,哈军工也是如此,但是哈工程比哈工大在级别上低了半级。这并不意味着哈军工逊色于哈工程,哈军工以海洋船舶、核科学、自动化专业见长,在国内的工业方面绝对处于领先地位。
中国的第一艘潜艇、第一艘舰载计算机、第一个条带测深仪都是哈工程研究出来的,还有各种大型船舶也是出自于哈军工之手,哈军工和哈工程一样,都是中国科研领域内不可或缺的一部分,这两所学校甚至可以从清华北大的学生中选拔,在国内高校中的地位非常高,只是比较低调而已。
美国为什么制裁这两所高校,制裁的背后,其实是无法掩饰的恐慌
众所周知,美国只有两百多年的历史,它没有过多的历史包袱约束,所以发展得很快,到了二战结束时,美国早已经是首屈一指的大国,在世界范围内有很大的话语权。
然而并不是国家实力强,就可以随便欺负其它国家,但美国就是仗势欺人,一直对中国不怀好意。中国也绝不会甘心于屈居人后,这些年发展的非常快,发达的"中国制造"和让人羡慕的"中国速度",都让世界为之震惊。
美国多年来横行霸道,在国际上的名声并不是很好,中国的强大更是让他们感到恐惧。中国这两所学校在航空航天和海洋船舶方面取得了如此喜人的成绩,又培养了那么多建设祖国的人才,美国当然要制裁这两所高校。
中国人都是非常热爱祖国的,这两所带有爱国性质的高校,也决定了他们学成之后是要报效国家的,而不会去为美国人效力,他们是中国未来的希望,也是让美国人恐惧的根源之一,因此它们才会被美国拉进"黑名单"。
事实证明,国家如果强大起来,难免是会遭人嫉妒的,不过中国的高校培养出来的人才,只会为国效力,而不会像美国一样去搞阴谋诡计,中国的高校不怕被列入黑名单,我们永远都会堂堂正正,昂首阔步的行走于世界之巅。
长征十一号运载火箭为什么采用冷发射?
兔哥回答;长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11运载火箭是用于快速发射卫星的运载火箭。其特点采用了四级固体推进剂火箭,这也是我国运载火箭领域中第一个采用固体火箭推进剂的运载火箭。我们都知道目前运载火箭领域多是采用液体推进剂,液体推进剂具有比冲高、推力大的特点,液体推进剂能够进行停止和重复启动的性能,可在运动中实现多次的重复启动与停止。缺点是体积太,不能保存存放,需要用时加注燃料,不能快速发射,也不能公路机动发射,因此,液体火箭并不适合快速发射。长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11为什么采取了冷发射,要回答这个问题就先说说长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11是干什么的?
(一)长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11是快速补网用的;卫星是一个国家的重要实用工具,涵盖各个领域,通讯、电视信号传播、导航定位、资源、气象、灾害预警等等都离不开卫星,卫星可以说是关系到国计民生的所有领域。卫星也并不安全,军事大国近些年曾多次进行了反卫星实验,这就给我们带来了警示,一旦战争状态下卫星被攻击,就会严重影响到国计民生对卫星的依赖,使国家的战略处于不利的位置,因此,必须要具备未雨绸缪的超前准备,防患于未然。所以,长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11运载火箭就是防止未来卫星被击毁的情况下用来快速发射卫星进行补网的,谁的发射速度快,发射能力强,谁就占得先机。
(二)长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11运载火箭采用了固体推进剂为的是减小运载火箭的体积,同时固体推进剂有利于保存,运输也方便。长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11运载火箭采用了发射筒存放,未搭载卫星的运载火箭装入加固的火箭发射筒里,可以长时间的保存,并且安装到轮式机动运输车辆上,运输车具备机动运输,竖起发射的功能。接到发射任务可迅速开到发射地点,可在短时间内就可以完成发射任务。
(三)长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11运载火箭被装在发射筒内,发射筒的前端采用了发射前打开式,这样的设计说明运载火箭的头部搭载段是可是随时组合的,可以搭载不同的载荷,例如,卫星的型号,数量等发射前是可以任意选择的,然后,运载火箭竖起发射。长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11的冷发射首先是把运载火箭从发射筒弹射出去,这个发射和洲际弹道导弹是一样的,通常有发射药燃气弹射,或是高压气体弹射,把运载火箭弹射到一定高度火箭发动机点火。采用冷发射也是一种成熟技术,而且对发射载体影响小,发射车可多次重复使用,快速发射这种运载火箭。正是发射筒的布局才使得长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11运载火箭采用了冷发射方式,发射完一枚,发射车就可以去装载其它等待发射的火箭了。
(四)长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11不但能够车载机动发射,而且还可以从船舶上发射,前些天长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11就从一艘半潜船上发射成功,由此来看,我国的快速发射运载火箭的发射手段和方式是很多的。除了长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11还有一种同样作用的运载火箭就是快舟运载火箭,也是用来执行快速发射卫星任务的。这些运载火箭都有一个特点就是多卫星定轨能力。长征/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg11的发射方式,式样大家是不是很熟悉?像谁?
以上是兔哥个人的观点。欢迎探讨评论,欢迎关注兔哥,图片来源网络。
日本和中国火箭谁厉害?
前言
既然要比谁更厉害,那就来个中日火箭大起底介绍吧,看完相信会有整体的认识。如果觉得内容太长可以滑到最后看结语。
1970年2月,日本使用捆绑助推器的L—4S火箭将日本第一颗人造卫星大隅号(重24kg)送入近地点350km,远地点5140km的椭圆轨道,抢在中国前面,成为第四个成功发射人造卫星的国家。
箭上没有导航制导系统,卫星原计划轨道近点为530km,远点为2900km,工程师错误估计了固体火箭发动机的推力,所以实际偏差很大。2003年卫星再入大气烧毁。
两个月后,中国长征一号运载火箭将173kg重的东方红一号卫星送入近地点441km远地点2368km的椭圆轨道。我们就以这个时间点开始介绍两国的火箭发展历史与未来。
以下运载能力数据无特殊说明均为近地轨道运载能力。
固体燃料火箭
二战后,丝川英夫开始了火箭研发工作,早期使用朝鲜战争中巴祖卡火箭筒弹药改良版制作小火箭,长度只有几十厘米,重量不过几百克,射高和射程也只有六七百米。日本火箭就在这样的情况下慢慢起步,从225kg的卡帕探空火箭到9.4吨重发射人造卫星的兰姆达火箭,再到48.7吨重的缪3火箭(运载能力达到了300kg后续改进使运载能力达到了770kg),并在1985年成功发射了哈雷彗星探测器。使用固体燃料火箭发射深空探测器也就日本了,这是日本独立自主研发的固体燃料火箭的里程碑。后续的发展是缪5火箭,重140吨,运载能力达到了1850kg,于1997年成功发射(2006年因成本问题项目终止),是最大的固体燃料运载火箭,已经比很多洲际弹道导弹重了。不过,众所周知,日本被限制不能制作弹道导弹。
日本东芝,川崎重工,三菱重工,三菱电机,日本精工,日本东丽等企业具备相关技术,也生产空空导弹,战术导弹,日本一直以来以民用技术推动军用技术发展,这些企业的技术底蕴相当深厚。
然而固体燃料火箭在发射小卫星时很有优势,2010年作为继任者的艾普斯龙开始研制,起飞质量91吨,近地轨道运载能力1.2吨,太阳同步轨道运载能力450kg。火箭发动机壳体使用了高性能碳纤维(日本一直以来是碳纤维生产研制强国)复合材料。此外发射准备时间只有6天,3小时内就能完成发射,火箭还有自主诊断、远距离操控技术,通过一台可以联网的电脑就能发射。
综上所述,日本在固体燃料火箭上的技术积累和使用经验都很多,是名副其实的固体火箭强国。
我国长期以来只在导弹和火箭上面级上使用固体燃料,而在运载火箭的一级使用上是在近些年来开始的。
我国前些天发射的快舟11固体燃料火箭,重78吨,运载能力达到了1.5吨,性能也很强。更为关键的是便宜。按照规划,运载能力达20吨的快舟21正在研制。
丝川英夫选择了固体燃料作为火箭动力,而中国则是从液体燃料起步的,两种燃料体系下的火箭互有优缺。
固体燃料存储时间长,成本高,因此被广泛应用在弹道导弹上。固体燃料发动机,结构简单,能爆发出强大推力,但推力调节困难,此外,衡量发动机性能重要指标的比冲也较低(一般为200多秒)。
与之对应的液体燃料,存储时间短,发动机结构复杂,成本高,研制难度高。但发动机可以调节推力,也可以多次启动,比冲也更高(美国RL10b—2发动机使用液氢液氧,比冲达到了462秒)。
液体燃料火箭
前文介绍了日本固体燃料火箭的发展,成就斐然,但日本也没有放弃液体火箭研制,否则就不会有20日希望号的发射了。
实际上在1969年,日本政府建立了宇宙事业开发集团,开始研制大型液体火箭。由于技术缺乏,采用了美国德尔塔火箭的技术,并于1975年发射了第一枚N1火箭(不是苏联那个N1),火箭长32.57m,直径2.24m,重90.4吨,级数为3级,运载能力1.2吨。同时期中国的长征二号运载火箭,全长31.17m,直径3.35m,重190吨,级数2级,运载能力2吨。
1982年,继续在德尔塔火箭基础上研制的N2火箭发射成功,火箭全长35.36m,直径2.24m,重135.2吨,级数3级,近地轨道运载能力2吨,地球同步转移轨道运载能力350kg。长征二号后续改进型长征二号丙全长43.72m,直径3.35m,重245吨,级数2级,运载能力为4吨。也于1982年发射成功。1984年,长征三号成功发射,它在长征二号丙基础上加装了使用我国自主研发的YF73氢氧发动机为动力的三级火箭,全长44.86m,直径3.35m,重204吨,级数3级,地球同步转移轨道运载能力1.45吨。
YF73发动机,是我国首台应用的氢氧发动机。
1986年8月,日本发射了H1火箭,与N2相同,H1火箭沿用了德尔塔火箭的第一级,不同在于,火箭使用了国产的惯性制导设备,在第二级使用了日本自主研发的LE—5发动机。火箭全长40.3m,重139.3吨,近地轨道运载能力2.2吨,地球同步转移轨道550kg。
日本为了进一步提高火箭的国产化率,在LE5发动机基础上历经多次失败研制了LE7作为火箭的芯一级发动机,并捆绑两台国产固体火箭助推器;对二级的LE5发动机进行改进研制了LE5A发动机。
日本此时研制的LE7氢氧发动机性能已经超过目前中国在长征五号上使用的YF77氢氧发动机。
LE7真空推力110吨,比冲445
YF77真空推力70吨,比冲438
这就是日本全国产的H2火箭。1994年发射成功。火箭全长50m,重260吨,近地轨道运载能力10吨!地球同步转移轨道3.8吨。性能十分强悍,不过发射成本过高,在国际市场没有竞争力。在发射了七次国内卫星后谢幕。
80、90年代的国际商业卫星发射市场十分火爆,竞争也很激烈。我国为了进入国际发射市场,在长征二号基础上开发出捆绑助推器的长二捆,即长征二号E型火箭,全长49.7m,重460吨,近地轨道运载能力为9.2吨,加装固体火箭上面级,在地球同步转移轨道的运载能力为3吨。
在长征二号E和长征三号的基础上,我国开发出了长征三号乙火箭用来发射高轨道卫星。
火箭长56.3,重459吨,地球同步转移轨道运载能力为5.5吨。
包括长征三号甲、长征三号乙和长征三号丙在内的长征三号甲家族,是我国发射次数最多的系列火箭,为嫦娥工程,北斗工程建设做出了巨大贡献。
(最近一次发射中星6D时,长征三号乙榨干了火箭性能,又挤出50kg的运载能力)
新世纪
为了降低发射成本,进入国际市场,日本对H2进行重新设计和简化,由三菱重工开发出H2A,这些改进包括,芯一级发动机改进为LE/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg7A,芯二级发动机改进为LE/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg5B,捆绑不同助推器来达到不同运载能力等等。
火箭全长53m,重289~445吨,近地轨道10~15吨,地球同步转移轨道4~6吨。2001年8月携带一个3吨重的模拟载荷发射成功。
H2A捆绑不同固体助推器,起飞质量不同。
1999年,我国使用长征二号F型运载火箭成功发射了神舟一号飞船。进入新世纪以来,这款火箭共发射了11艘载人飞船和天宫一号二号目标飞行器。这款在长征二号E型上发展而来的运载火箭为我国载人航天发展贡献巨大。火箭长58.34m,重497吨,近地轨道运载能力为8.8吨。
为了发射白鹤号货运飞船给国际空间站“送货”,日本又在H2A基础上研制了H2B火箭,全长56.6m,重531吨,近地轨道运载能力16.5吨,地球同步转移轨道运载能力8吨。2009年首飞成功。
形似易拉罐的白鹤号
需要说明的是,我国的运载火箭在一二级和助推器上使用的常温燃料在性能上不如日本所使用的低温液氢液氧。但整体来看与日本火箭性能打的有来有回。新世纪的头十年,日本走在了前面,但我国新一代运载火箭的研制一直在推进,这是一次跨越式发展,新,意味着更强的性能。
2016年6月25日,长征七号首飞发射天舟一号货运飞船成功。长征七号使用液氧煤油作为燃料,与我国长期使用的常温燃料相比,便宜、环保无污染比冲高(仍低于液氧液氢)。火箭全长53m,重597吨,两级半火箭,近地轨道运载能力14吨,在此基础上研制的长征七号A,全长60.13米,重573吨,地球同步转移轨道运载能力7吨。
长征七号A:我就是长。
2016年11月3日人称胖五的长征五号发射成功,火箭全长57m,重867吨,地球同步转移轨道运载能力14吨;用来发射近地轨道载荷的长征五号B,全长53.66m,重837吨,近地轨道运载能力25吨。实际上呢,长征五号作为二级半火箭像H2B一样,如果发射近地轨道载荷运载能力会更大。
中国的火箭设计历来保守,因此新火箭有很多的改进空间来提升运载能力。
美国,欧洲,日本,印度现役中的多数火箭都使用了捆绑固体燃料火箭作为助推器的技术,在芯一级,二级使用高性能的低温液体氢氧发动机。而中国,俄罗斯更多使用液体燃料火箭作为助推器。两种技术路线也不好评价谁优谁劣。
今年首次发射失败的长征七号A,没能延续长征七号的成功,但包括日本在内的世界各国都经历过失败,我们也不必苛责。
未来
日本正在推进H3火箭的研制,与H2A相比,会更进一步缩减发射成本。近地轨道运载能力将达到25吨。
中国正在研制YF480,500吨级高压补燃液氧煤油发动机,以及YF220,220吨高压补燃氢氧发动机,和YF79,25吨膨胀循环发动机(最理想的循环方式),这些NB玩意儿要用在未来的超重型运载火箭长征九号上。
左边为美国SLS,右边是长征五号和长征九号。(图片有一些错误,大致参考一下)
另外一款体型“较小”的火箭是921,借助现有的长征五号火箭“拼出”一个重型火箭来进行载人登月任务,毕竟长征九号的使用要在2030年了。
右下第二个就是921。
除了这些大家伙,还有采用重复使用技术的长征八号,采用固体助推器的长征六号A,探索空天组合体飞行器的“腾云工程”等。中国航天的运载工具在全面铺开研制发展,而这些工具也将推动中国迈入航天强国。
此外民营航天也在积极发展以谋求商业航天发射市场。
结语
虽然早期发展离不开美国的帮助,但日本一直都在朝着独立自主的方向努力。日本的固体燃料火箭和氢氧发动机技术是我们目前尚未达到的高度(但它是一个可以超越的目标),在火箭应用上也经验丰富,不仅早早地开展了深空探测,还发射了多个领域的应用卫星,这些推动了日本民间企业的发展,它们的发展又带动了日本整体航天技术的进步。因此日本是不折不扣的航天大国,但就整体的火箭水平来看我们暂时领先。
从未来的发展来看,中国的整体技术实力必将超越日本。但日本的高端制造业企业对技术的态度值得我们学习。
日本生产的高精度陀螺仪成为畅销出口产品。
以H2火箭为现实原型参考的日剧《下町火箭》中,一个小小的工厂却掌握了火箭发动机的核心——阀门系统。
片中的大企业帝国重工一心想要实现火箭的国产自主化,但却卡在了阀门专利上,而这个小小工厂在不断投入研发中早早掌握了这项专利。在看到这个工厂精益求精的技术时,负责人同意了这个小工厂作为自己的唯一供应商。对于小工厂来说,火箭发动机的阀门专利或许很难被用上,但对技术的追求是它得以被研制出来。如果中国能有更多以追求技术为目标的企业,政府也能给予支持,那我们离制造业强国的目标就会越来越近。
我也同时安利这部剧,现在B站可以免费观看。
图片与参考资料小火箭公众号百度百科知网BILIBILI
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为什么spaceX的技术可以在短时间内超过中国?
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【为何我国火箭连续两次失利?而马斯克却能够载人火箭发射成功?】
2020年5月30日,美国太空探索技术公司(SpaceX)发射首个载人太空飞船,搭载两位NASA宇航员前往国际空间站。这一次的成功确实算是改写了历史,毕竟这是私人载人飞船的一次胜利。
有人不禁质疑:在3月16日,长征七号改中型运载火箭发射任务失利以及4月9日,长征三号乙运载火箭发射失利都让我们有所担心。特别这一次马斯克的成功,让我们会觉得,为何马斯克能够超过我们?
实际上,所谓超过我们的说法是不切实际的。为何这么说呢?
我们列举下我国航天技术的优势——
比如,我们国长征系列火箭有着极强的稳定性,并且规划的非常精准。比如长征2号子系列火箭用于发射低轨道航天器,长征3号子系列火箭用于发射高轨道航天器,长征4号子系列火箭用于发射极轨道航天器。其中的长征2号F是我国唯一载人火箭。
就拿最近的“胖五”,长征五号B运载火箭搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验舱。
确实,很多人在惊喜于马斯克的火箭回收技术,但是我国已经在5月28日宣布,星际荣耀“焦点一号”(代号“JD/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg1”)可重复使用液氧甲烷发动机在5月27日成功完成二次启动长程500秒试车,标志着我国成为世界上首个掌握液氧甲烷发动机二次起动的国家,也说明突破了火箭回收关键技术。
其实,马斯克说SpaceX在建立的时候自己也觉得只有10%的可能成功,甚至于SpaceX和曾面临破产,2008年,试了4次才让猎鹰1号火箭成功入轨,可见虽然说我们知道在综合实力上不及我们,可是这也是目前很少私人企业能够成功的例子,这确实很值得我们尊敬。
2020世界航天科技成就?
2020年,人类面临了众多前所未有的巨大挑战,在超难模式下,中国航天不断创造奇迹,又迎来了厚积薄发的一年,在新型火箭首飞、卫星导航系统、月球与深空探测与商业航天等领域取得了重大成就。
今年是中国航天的超级2020,这些高光时刻值得铭记。
一、嫦娥五号,完美完成中国航天史上最复杂任务
2004年,嫦娥探月工程正式启动,计划通过“绕、落、回”三步走发展战略全方位研究月球。目前已有嫦娥一号、二号、三号、四号、鹊桥号、五号T1试验器等完成任务,完整突破了环绕和着陆两大月球探索使命,实现了人类首次软着陆月球背后和巡视的壮举。
2020年11月24日嫦娥五号发射成功,挑战月球采样返回,时隔44年(1976年苏联月球24号),它将为人类再次带回月球样品。嫦娥五号的任务流程高度复杂,是无人探月的极致,嫦娥五号探测器组合体总重达8.2吨,采用轨道器/返回器/着陆器/上升器联合的方式探测月球,是人类无人探月史上最复杂最重的探测器。
2020年12月17日,嫦娥五号成功返回,最终收获了1731克样本,超过了苏联三次无人采样任务采样总重量(301克)。在经历了11个重大阶段和关键步骤后,中国终于告别了仅有美国阿波罗登月计划赠送的1克月球样本的历史,并全面掌握了无人地月往返系列技术。
不仅如此,嫦娥五号实现了中国航天五大首次技术突破:
1.地外天体自动采样封装;
2.地外天体起飞并精准入轨;
3.月球轨道无人交会对接;
4.携带月球样本高速(近11.2千米/秒的第二宇宙速度)返回地球;5.建立中国月球样品的存储、分析和研究系统。
二、北斗系统全面建成,精准时空尽在手中
2020年6月23日,北斗卫星导航系统第55颗卫星搭乘长征三号乙运载火箭从西昌卫星发射中心成功升空。北斗系统,历时26年研发,经历了三代系统、共计发射了59颗卫星,终于完成全部组网星座发射任务,正式建成!
在理论上,卫星导航系统能无限量为用户提供全球覆盖、全天候、全天时的高精度定位与授时服务,事关国家安全、经济建设和科学研究等重要领域,是任何一个大国必须掌握的核心竞争力。
北斗系统采用三种轨道,重点服务亚太地区
整个北斗建设过程分成了三步走策略,对应北斗一号、二号和三号系统。其中,一号主要为试验系统;二号为区域服务系统;三号为最终定型的全球服务并带有区域增强的系统。
北斗三号系统的30颗卫星包括3颗为GEO(静止地球同步轨道)卫星,3颗为IGSO(倾斜地球同步轨道)卫星,24颗为MEO(中远地球轨道)卫星,是人类现有导航卫星系统中最独特创新的设计,能通过高轨卫星导航和短报文功能重点为亚太地区提供更高质量的服务。
三、天问一号,下一站火星!
屈原曾在长诗《天问》中发出了“九天之际,安放安属?”和“日月安属,列星安陈?”的旷世之问,其中“荧惑”(火星)始终是中国古人们最关心的行星之一。历时走入现代,火星不仅是人类研究行星科学和太阳系演化史的核心参照,也是人类未来走向深空的突破目标。
为此,中国航天正式启动了行星探测计划——“天问”。执行第一站任务的就是去往火星的天问一号。2020年7月23日,天问一号搭乘长征五号遥四火箭,从文昌航天发射场成功升空,开启前往火星数亿千米的旅行
它将在这次任务中挑战在火星“绕”(环绕)、“着”(降落软着陆)、“巡”(移动巡视)三大工程目标。组合体携带13项科学仪器,计划对火星进行全方位研究,是近几十年来人类火星探测技术复杂度之最,将打破人类探测火星新纪录。
目前,天问一号已经完成了多次轨道修正、深空机动、星上载荷和仪器测试、太空自拍等复杂操作,预计在2月10日抵达火星附近开始制动,将在2021年农历新年为14亿中国人献上超级新年礼物。
四、高分专项建设收官,观天测地明察秋毫
地球原本仅有一颗天然卫星,进入航天时代后,人类发射了上万颗人造卫星,并通过这些卫星来了解地球的方方面面。
高分辨率对地观测系统,是我国中长期科学和技术发展规划纲要提出的重大专项之一,主要依靠卫星系统实现全天候、全天时、全球覆盖的对地
2020年12月6日,中国发射高分十四号卫星,从2013年4月26日发射高分一号至今,中国在7年内发射了十四个系列、二十余颗卫星组成高分卫星网络,它们分别分布在地球静止轨道和太阳同步轨道。
历时七年,高分卫星专项系统建设成功收官,它们几乎覆盖了航天领域所有对地观测方式,如可见光、红外、雷达等,为我国长期稳定地获得高分辨率全球遥感信息提供重要保障,战略意义明显。
五、长征五号B火箭,重载力士托起天上宫阙
运载火箭是航天事业的基石,决定了一国航天发展的能力上限,长征五号是我国目前最强大的重型任务运载火箭。它将长征火箭家族近地轨道运力上限从8吨级提到25吨以上,能将东方红五号平台这类大型载荷发射到高轨,能执行大型月球探测和火星探测任务等,是一个通用化、系列化、组合化的大型运载火箭平台。
中国最重要的航天工程之一,载人航天,起步于1992年,2021年将迎来最为关键的时刻——全面建造天宫空间站。为此,长征五号要专门定制一个型号,负责实施近地轨道20/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg25吨级重载任务,这就是长征五号B运载火箭。相较于长征五号,它采取一级半的“矮胖紧实”布局,采用更大的整流罩,重点服务于天宫空间站核心舱和实验舱。
2020年5月5日,长征五号B运载火箭在文昌航天发射场成功首飞,为2021年全面开启天宫空间站建设创造了条件。
六、新载人飞船,突破天宫走入深空
神舟飞船是载人航天工程的功勋飞船,采用三舱式(推进舱、轨道舱和返回舱)构型。中国航天人通过11次任务成功掌握了载人航天的各项核心技术。然而,面对未来“星辰大海”的载人探测梦想,它的不足也愈发明显,例如仅能运送3名航天员、货运能力有限、一次性使用、寿命较短、功能和拓展性有限,极有必要研究下一代载人飞船。
2020年5月5日,新载人飞船试验船随着长征五号B火箭成功首飞。它采用最新的两舱式(推进舱、返回舱)布局,效率更高,技术更先进,容量更大、最多能搭载7名航天员、拥有较强载货能力,在太空中使用寿命更长。
通过模块化和通用化设计,它可以通过更换隔热模块实现多次低成本重复使用。群伞气囊缓冲设计,也使得回收过程舒适性和安全性大幅提升。为适应不同任务需求,新载人飞船试验船设计了大、小两个版本。
飞船整体隔热能力大幅提升,足以适应包括载人登月在内的载人深空探测计划。这些优势远远超过了神舟飞船的核心指标,也使得新载人飞船成为目前世界最先进的新一代载人飞船之一。
七、长征八号火箭,弥补空白期待回收
我国长征火箭家族目前处在从传统的二/三/四系列火箭逐渐更新为五/六/七/八/十一等的过程中,尚存在一些不足,其中之一是在太阳同步轨道和极地轨道的运输能力和性价比较低:一方面,主要负责的长征二/四很难实现中型以上(3吨)载荷发射,长征三号甲系列需要大幅改进(2020年首次通过改型突破了这种轨道)且未来空间有限;另一方面,用重载的长征五/七等发射成本过高,亦需要改型。
而国际同行已经开始布局使用火箭回收等技术进一步降低成本,并且计划占领商业发射市场份额。这两种轨道事关核心的遥感、资源、气象、科研、低轨通信等卫星类型,任务众多业务量大,我国亟需对应火箭弥补这些空白。
2020年12 月 22 日,长征八号在文昌航天发射场成功首飞。它主要依托长征七号和长征三号甲系列火箭技术,取长补短,采用模块化设计理念,使用更加环保高效的液氧液氢和液氧煤油推进剂组合,定位于中型载荷发射。在运力方面,重点针对这两种轨道实现不低于4.5吨的发射能力。
与此同时,长征八号将在未来逐渐验证火箭可回收技术,并通过高可靠性、通用化、准备周期短、发射频率高等设计,集中于高性价比的商业载荷发射任务,是长征火箭家族图谱的重要支撑力量。
八、长征十一号火箭,海上发射再创辉煌
长征系列火箭主要依托于各类四氧化二氮/偏二甲肼、液氧液氢、液氧煤油等纯液体推进剂,固体推进剂的应用还有待开发。由于储存时间长、准备周期极短,固体推进剂火箭主要在特殊情况时做应急使用。
从发射场的角度,海上发射无火箭残骸落区问题、可移动、可靠近赤道,能最大限度利用地球自转惯性,是各大国都会储备的重要火箭发射技术。

长征十一号会采取先冷发射弹出再点火的方式,从海上平台发射
纯固体推进剂的长征十一号火箭填补了上述空白。乍一看它是个“小不点”,火箭长21米、直径2米、重58吨,运力在0.5/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg0.7吨级别(太阳同步/低轨轨道),但它的战略意义非常重要。
它的绝活在于能以很低成本执行小型载荷的一箭多星任务,并能够适用于各种陆地固定发射场、移动发射场和海上发射场等环境。2020年,长征十一号在酒泉、西昌、黄海(移动平台)均进行了发射,其中依托海上平台为第二次发射,实现了一箭九星的壮举。目前,长征十一号火箭共计发射十一次,成功了十一次!
九、嫦娥玉兔鹊桥,持续突破探月记录
嫦娥系列月球任务,不仅以非常浪漫的“嫦娥”(轨道器和着陆器)、“玉兔”(巡视器)、“鹊桥”(嫦娥四号中继星)和“广寒宫”(嫦娥三号着陆地)等大家耳熟能详的名字而著名,还以它们不断实现的新纪录而广受国际科研界关注。
其中,嫦娥三号在2013年着陆月球,至今保持一定程度的工作状态。2019年初,嫦娥四号和玉兔二号着陆月球背面,一直正常工作至今,完成了超过25个月球日夜(月球的一天约为地球上的28天)的工作。不仅如此,她们是人类唯一着陆月球背后的着陆器和巡视器。玉兔二号行驶距离超过600米,服务于它们的中继卫星——鹊桥号也一直保持良好的工作状态。
最新发射的嫦娥五号任务轨道器,在完成运送返回器和月球样本到地球附近的任务后,又利用剩余推进剂,继续前往距离地球150万千米的日地拉格朗日点。
嫦娥探月工程,取得了人类航天众多新纪录,而这些记录每天都在更新。2020年的嫦娥探月,是人类航天近些年载入史册的亮点之一。
十、商业航天,高歌猛进前途可期
进入21世纪后,商业航天开始崛起,成为60多年人类航天事业高速发展中的一大亮点,以Space X和蓝色起源为代表的新秀甚至成为能搅动整个航天事业的“超级鲶鱼”。中国作为航天大国,也孕育出了一批优秀的商业航天企业。
2020年,依然是中国商业航天不断突破的一年。星际荣耀、蓝箭航天、星河动力、九天微星等企业获得了数亿乃至十余亿人民币的巨额融资,不断突破纪录。
在业务领域,星河动力“谷神星一号”卫星首飞成功,且进入太阳同步轨道,长光卫星高分辨率对地观测卫星星座进展迅速,银河航天5G通信低轨卫星成功测试,天仪研究院等进入民用SAR卫星领域……更多的探索取得新进展。
在发展潜力方面,星际荣耀、蓝箭航天等公司在不断突破液氧甲烷火箭可复用发动机的试车进展,将于2021年首次发射液体推进剂火箭,也将是中国商业航天的重大进展。
总体看来,这是中国航天最好的一年,未来发展前景充满希望。
2020年,有辉煌的成功,也有包括长征七号甲火箭首飞、长三乙火箭、快舟商业火箭发射失利等的不幸。航天从来不是一件容易的事情,当然,正是因为困难重重,我们才要更努力发展航天。
天可补,海可填,南山可移。日月既往,不可复追。这是悲喜交加的一年,但喜远大于悲。2021年,天问一号将抵达火星、天宫空间站将全面开建、长征火箭家族将继续扩容(长六甲等)、数型民营火箭和卫星也将有新突破,让我们共同期待中国航天超级2021!
为什么长征5号新一代发动机是液氧煤油发动机?
谢邀,目前航天燃料本身就应该用液氧煤油或者液氢液氧,我们之前没采用,是因为我们的航天火箭之前并非专业,不过是弹道导弹的科技的辅助产品。
之前的长征系列火箭都是弹道导弹的衍生品
之所以说我们之前的航天火箭并非专业,是因为我们的航天火箭都是弹道导弹的衍生品,直接是使用弹道导弹改型而来。最早的长征1号火箭是从东风4号远程弹道导弹改型而来,而风暴1号、长征2号、长征3号、长征4号都是从东风5号洲际弹道导弹改型而来,其目的是为了可以省一笔研发和生产线费用。东风5号洲际弹道导弹
这也造成了为什么我们之前的长征火箭都是使用偏二甲肼(二甲基联氨)/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg四氧化二氮作为燃料组合,因为这是典型的液体燃料弹道导弹燃料组合。在各种液体燃料组合之中,偏二甲肼和四氧化二氮在常温情况下都是液体,属于常温燃料组合,而其他燃料组合大部分都需要液氧,液氧需要低温高压储存,因而不利于长期储存(过氧化氢虽然也是常温液体,但是其强腐蚀性更难储存)。同时偏二甲肼/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg四氧化二氮燃料组合比例最接近,两者燃料输入速度相近,可靠性非常好。这些优势对于长期在导弹发射井储存,随时备射的弹道导弹来说,都是极其明显的优势。几种液体火箭燃料组合
但是偏二甲肼和四氧化二氮不仅生产成本高,更大的危险性是其都是剧毒化学品,非常危险,苏联东方号运载火箭曾在加注火箭燃料的时候,发生两次爆炸事故,造成包括国防部副部长、火箭军司令在内的215人丧生的极其惨痛代价。同时,运载火箭发射失败,未燃尽燃料洒落,同样会造成严重的后果。1996年长征三号乙运载火箭发射失败,火箭撞到发射场2公里的山坡上发生爆炸,造成6人死亡,57人受伤。助推器残骸坠落后发出的滚滚黄烟就是残余的四氧化二氮,具有毒性,这也是长征2号火箭发射现场的黄烟一样
液氧煤油组合与液氢液氧组合各有优缺点
目前国际上通用的运载火箭燃料组合是低轨道用液氧/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg煤油的燃料组合,高轨道使用液氧/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg液氢的燃料组合。液氧/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg液氢的组合比冲值最高,同等重量下获得的推力最大,但是由于氢的比重非常低,液氢的密度是70 kg/m^3,而煤油是820 kg/m^3,仅相当于煤油的1/12,火箭需要付出更大的结构重量,安排更多的空间才能容纳所需要的液氢,这大大抵消了其比冲高的优势。此外,液氢价格高(这个因素也很关键),本身也是低温燃料,灌装较为危险等缺点。长征5号发射不再是跟长征2号发射现场的冒黄烟,其产生的是白烟主要是水蒸气和二氧化碳
所以目前国家上主流的重型火箭组合是,使用液氧煤油火箭发动机作为上升级的主发动机,降低成本,提高可靠性。而使用液氢液氧发动机作为上面级发动机,提高末端的效率,末端工作效率越高,燃料利用越充分。实际上长征五号就是液氢液氧和液氧煤油的混合组合,跟俄罗斯的能源号、阿丽亚娜5号等新型运载火箭类似。长征五号的芯一级使用的是YF/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg77液氧液氢发动机,2台51吨推力,工作时间480秒,助推器使用的是YF/uploads/title/20240105/659825488adae.jpg100液氧煤油发动机,2台120吨推力,工作180秒。
在火箭上升的初期,尽可能的使用液氧煤油燃料,省钱,在火箭上升到一定高度和速度下,再使用效率高的液氢液氧燃料。这也标志着,我国航天事业开始真正的走向专业化发展的道路,而不再是弹道导弹的附属产品。未来的长征9号重型火箭同样是采用460吨级的液氧煤油发动机和220吨级氢氧发动机的动力组合,将和美国的战神火箭一样同属最强运载火箭级别
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