美國相對論航天公司的“人族一號”液氧甲烷運(yùn)載火箭。
北京時(shí)間3月23日上午11時(shí)25分，美國相對論航天公司的“人族一號”液氧甲烷運(yùn)載火箭，在佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角點(diǎn)火升空，火箭一級飛行和一二級分離正常完成，但分離后的火箭二級未能成功點(diǎn)火，發(fā)射以失敗告終。
“人族一號”運(yùn)載火箭是全球第2枚投入發(fā)射的液氧甲烷火箭，第一枚是我國“藍(lán)箭”航天空間科技股份有限公司研制的“朱雀二號”液氧甲烷運(yùn)載火箭。相對論公司的火箭有何特殊之處？人們?yōu)楹吻嗖A液氧甲烷火箭？本文對此一一解讀。
3D打印，快速制造
美國相對論航天公司秉持“3D打印、快速制造”理念，且大范圍應(yīng)用這一技術(shù)。“人族一號”運(yùn)載火箭85%的箭體結(jié)構(gòu)采用3D打印而成，包括發(fā)動機(jī)。3D打印的技術(shù)優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)簡單、耗時(shí)少，最快可在60天內(nèi)制作完成一枚火箭。技術(shù)劣勢在于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有待檢驗(yàn)。此次發(fā)射的“人族一號”液氧甲烷運(yùn)載火箭二級發(fā)動機(jī)點(diǎn)火異常，或許原因在此。
雖然未能入軌，但該公司表示：“通過此次發(fā)射，該型火箭通過了箭體應(yīng)力測試，取得一定成功?！睆摹叭俗逡惶枴边\(yùn)載火箭可以看出，未來運(yùn)載火箭將朝著“簡單、快速、低成本”的方向發(fā)展。
新型燃料，助力回收
液氧甲烷火箭的出現(xiàn)，與近年來快速發(fā)展的“可重復(fù)使用技術(shù)”息息相關(guān)。早期的運(yùn)載火箭是一次性使用，比沖（即單位推進(jìn)劑所產(chǎn)生的沖量）是選擇火箭推進(jìn)劑時(shí)的重要考慮因素。液氫液氧推進(jìn)劑的比沖最高，達(dá)4500m/s，液氧甲烷推進(jìn)劑與液氧煤油推進(jìn)劑的比沖相差不大（3500m/s），但甲烷的密度比煤油低，且需要低溫使用，因此長期不受重視。近年來，隨著火箭可重復(fù)使用技術(shù)的出現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)，甲烷在高溫下不會像煤油那樣裂解，不易形成積碳，因此液氧甲烷發(fā)動機(jī)在重復(fù)使用條件下具備更優(yōu)的性能。加上甲烷的制取工藝簡單，價(jià)格低廉，商業(yè)航天公司開始大量使用液氧甲烷推進(jìn)劑。
繼相對論航天公司的“人族一號”液氧甲烷運(yùn)載火箭之后，4月底，美國太空探索技術(shù)公司的“超重-星艦”也將迎來首次發(fā)射。這枚芯一級并聯(lián)33臺液氧甲烷發(fā)動機(jī)，同時(shí)采用兩級完全重復(fù)使用箭體的運(yùn)載火箭，無論發(fā)射成功與否，已經(jīng)引起外界高度關(guān)注。
在航天領(lǐng)域，科技進(jìn)步起到重要的推動作用，液氧甲烷火箭就是例子。隨著3D打印火箭技術(shù)不斷走向成熟、液氧甲烷發(fā)動機(jī)的可靠性進(jìn)一步提升，液氧甲烷火箭將迎來發(fā)展的“春天”。（少謀）