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大矿主_第245节

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载火箭摆到预定位置。这时运载火箭除底部只有一个经脱拔插头连接的电缆尚与地面连接外,其他一切与地面连接的插头均已完全脱开。

“三十秒准备!”

发射场的测控系统与各地测控跟踪站开始启动。

“十秒钟倒计时,10、9、8、7......”

在发射前七秒的时候,发射台周围的高速摄影机开拍,开始记录火箭点火起飞的实况。

“6、5、4、主引擎启动2、1、点火!”

一瞬间,已经开始向外喷射火焰的引擎喷口,顿时向外喷出了大量炽热的火焰,白色的火焰在离开喷口的一瞬间,就变为了蓝色,再渐渐地变为橘黄色,高达几千度的高温气体直接喷射到发射台下部的大水池内,瞬间就将大量的水分蒸发,变为浓浓的白雾,从两侧的导流槽中喷出几百米远......

在总计十二台航天发动机喷发出来的澎湃动力下,总重2300吨的星空一号开始缓慢离地,这个时候,火箭底部唯一连接着的电缆脱拔插头被拉脱,火箭与地面的有线控制完全中断。这条电缆其实是相当重要的,如果在火箭点火尚未离开发射台前,发现火箭发动机工作不正常,地面可通过这根电缆对火箭实施紧急关机,可以说是火箭升空前最后的一道保险了。

当这条电缆完全脱离了火箭箭体之后,此时的运载火箭就已经完全脱离了和控制中心的物理连接,剩下的,就是依靠火箭内电脑的自动程序对火箭进行控制了。

巨大的星空一号底部向外喷射着长达几十米的白、蓝、橘红色火焰,这种混合了三种颜色的火焰呈一节一节的,内部和接近喷口的火焰是近乎透明的白色火焰,外圈和中间则变成了蓝色,最外围以及最下端的火焰,则呈一种红色和橘红色。

重达2300多吨的火箭箭体在缓缓离开地面之后,就在发动机迸发出来的澎湃动力下迅速升空,短短的几秒钟内,火箭就由零速度突破了音速,然后,火箭的速度还会继续增加,一直到火箭的发动机将这个庞然大物加速到接近6马赫的速度。

这个过程持续的时间很短,只有短短的几十秒钟,而就在这短短的几十秒钟之内,火箭在控制系统的控制下将会完成一系列的程序转弯动作,最终在一级火箭脱离之前,将火箭的飞行姿态调整到最佳。

而这一段时间,也是火箭最容易出问题的时段,历数以往运载火箭发射失败,有超过九成都是在这个阶段出的问题,因此,只要运载火箭能够平稳的度过这个阶段,那么几乎就意味着整个发射过程已经成功了。

星空一号在这短短的几十秒钟之内,火箭飞行姿态的改变完成的非常好,一点错误都没有出现,这让站在唐风身边一直紧攥着拳头的施密茨博士微微放了一下心,虽然接下来的动作才是这次实验的重点,但能够让火箭安全的升空,这却是比火箭回收还要重要的事情。

火箭回收可以失败,但绝对不能发射失败,成功发射才是一枚运载火箭最根本的任务!

星空一号和猎鹰九号不一样,猎鹰九号在距离地面74公里的时候,第一级芯级火箭就会脱落,在这个高度对第一级芯级火箭的回收无疑要方便的多。

可星空一号的第一级芯级火箭和二级火箭的分离,是在卡门线高度以上完成的。

所谓卡门线高度,就是指距离地球海平面100公里的高度。卡门线是国际航空联合会定义的大气层和太空的界线,卡门线外为太空,也是用来作为外太空与地球大气层的界线。

在这个高度进行一级芯级火箭的脱离,这实际上已经达到了重型运载火箭的极限了,不过也正是因为重型运载火箭能够在这个高度进行第一级火箭箭体的分离,才能够让这些重型运载火箭将更大质量的物质送到更远的轨道中去。

这就是重型运载火箭和猎鹰九号最大的区别。

其实到了卡门线高度之后,这里的重力已经很小了。脱离的一级芯级火箭借助着惯性,在很小的重力作用下,在大气层之外划出了一个大大的向上飞行的抛物线,然后开始向着大气层内坠落。

第五三八章三款火箭的优点

当而二级火箭分离后的一级芯级火箭箭体重新被地球的引力捕获之后,这个重达九十八吨的庞然大物开始以一种自由落体速度重新进入大大气层。

为了让一级芯级火箭可以成功的回收并重复利用,施密茨博士在火箭箭体的材料商做出了极大的改善。以往的运载火箭一级芯级火箭在脱离之后,因为材料的问题,大都会在大气层内燃烧,最终落到地面上的只是一些金属残骸,根本就无法再回收。

而既然要对重型运载火箭进行回收并重复利用,那么星空一号的箭体材料肯定就不会和以往的火箭箭体材料一样了。施密茨采用了猎鹰九号的箭体材料,即高强度铝锂合金。

这种合金重量很轻,但强度却非常大,尤其是这种合金非常的耐高温,足以让火箭箭体抵抗大气层剧烈的摩擦而引起的高温。

不过相比于猎鹰九号那只有21吨的箭体重量,星空一号的箭体无疑就更重了,虽然星空一号一级芯级火箭的直径足足是猎鹰九号的两倍,但足足九十八吨的箭体重量让星空一号的一级芯级火箭拥有了比猎鹰九号更强的强度。

火箭箭体的强度可以说是一个最重要的指标了。你连火箭箭体的强度都无法保证,又怎么去谈回收并重复利用呢?

星空一号的设计是施密茨博士借鉴了当年的美国“阿波罗计划”中的土星V火箭、他曾经与前苏联航天专家合作定型的能源号火箭以及前几年他亲自设计研发的猎鹰系列火箭。

施密茨博士将这三款火箭的优点集中起来,即采用猎鹰系列的箭体材料,采用土星V火箭和能源号火箭的发动机以及箭体结构布局,这样相互借鉴,最终产生出了这款星空一号重型运载火箭。

土星V型重型运载火箭的箭体空重高达131吨,这个型号的火箭,最大升空重量超过了三千吨。而能源号火箭更变.态,这种重型运载火箭的箭体空重超过了140吨,升空总重量也超过了2400吨!而曾经以能源号火箭研发的另外一种更大型的重型运载火箭“火神号”火箭,其设计中的升空总重量可以达到恐怖的4747吨!

早在接受了唐风的指示之后,施密茨博士就以研发一种可回收并重复利用的重型运载火箭为己任,而且早在施密茨博士给马斯克扛活的时候,他就已经有了这种重型运载火箭的设计方案了,只不过因为资金的原因,这种重型运载火箭一直没有得到实验。

结果,在施密茨博士被唐风挖过来之后,施密茨博士准备了十年的这个重型火箭的方案终于是有了用武之地,在唐风提供的巨量的资金支持下,施密茨博士终于是用了多半年的时间,将这枚实验性的重型运载火箭造了出来。

这枚火箭的设计理念其实很简单,那就是在保证运载火箭拥有发射大质量火箭的前提下,对可回收重复利用的一级芯级火箭箭体进行材料上的更新换代,使之可以在返回地面之后,能够继续保持原来的箭体强度。

现在从前一阶段的发射过程来看,星空一号显然已经达到了设计要求。这款重型运载火箭的成功升空,让这个型号的火箭运载能力足以排在历史第二位,仅次于美国的土星V型重型运载火箭!当然,如果要是加上那个被腰斩的火神号运载火箭,星空一号的运载能力只能排在第三位。

但相比于土星V型或者是能源号火箭,星空一号的造价要低很多,这都多亏现在使用的技术要远远领先于四五十年前的技术,所以星空一号的造价才会降低很多。

不过,由于这是一次实验,因此星空一号的发射成本其实是非常高的,已经达到了九千万美元!

当然,这要是比起以前的航天飞机发射成本来,无疑要低了很多。其实航天飞机的纯粹发射成本也差不多就在九千万美元左右,不过因为航天飞机的维护工作太耗费资金了,因此平均下来,航天飞机每发射一次的总成本就会高达四亿多美元!

而星空一号只要能够成功回收,那么发射成本就会降低大约40%,而且火箭的维修所耗费的资金要比航天飞机的维修所耗费的资金少的多,因此,只要星空一号重型运载火箭能够成功的回收并且可以多次重复利用,那么发射成本将会一次比一次降低许多,最终就是达到设计中的每次发射费用仅有二百万美元,都不见得是一个空想。

现在就看这一截脱落的一级芯级火箭能不能成功的视线软着陆吧!

在高倍望远镜的监控下,这一截脱落的芯级火箭开始坠入大气层之后,箭体就因为与大气的剧烈摩擦而开始冒出火花。当然,因为箭体采用了铝锂合金,因此这种程度的摩擦所产生的热度,还奈何不了这种极为耐高温的高强度合金材料。

这个时候,控制住箭体的坠落姿态才是最重要的。

通过高倍望远镜可以很清楚的看到,当箭体开始准备进行翻滚的时候,在箭体的侧壁上,忽然喷出了数道强烈的喷焰,这种喷焰尽管不如主发动机的主喷焰强烈,但产生的巨大推力却可以让箭体不再产生翻滚,而是保持一种近乎于垂直的姿态。

要想让脱落的箭体在一百公里的下坠距离中始终保持这种垂直姿态,是相当不容易的,这其中就涉及到了诸多的辅助技术,比如说最先进的让箭体在下坠过程中保持平衡的侧喷射技术和陀螺平衡定位技术,这两种技术是保证箭体在下坠过程中保持平衡的关键技术,因为只有让箭体在下坠过程中始终保持住垂直状态,那么当箭体接近地面的时候,才可以用另外一种反冲程喷射推力技术让火箭箭体完成最后的软着陆!

这几种技术施密茨博士早在研发猎鹰系列火箭的时候,就已经研发出来了,这些技术其实正是施密茨博士的首创。虽然这次实验的是更重型的运载火箭,但有了这些技术存在,同样能够让这一截脱落的火箭箭体保持住垂直状态。

最起码这几十秒的下坠过程中,火箭箭体的垂直姿态就保持的非常不错,接下来就要看关键的软着陆了!

第五三九章降落

目前在全球,火箭回收的方式有三种,第一种就是利用降落伞群,让脱离的芯级火箭在降落伞群的减速下进行着陆;第二种就是给火箭箭体“安装”上翅膀,这实际上是借鉴了当年美国航天飞机的想法;至于第三种方式,那就是垂直降落方式。

华夏在去年的11月份已经成功的利用降落伞式的方法成功的回收了一枚实验性火箭的一级芯级火箭箭体,俄罗斯也曾经用过类似的方式成功的回收过一级芯级火箭箭体。

但不管是第一种方式还是第二种方式,对于火箭箭体来讲,都属于是硬着陆,因为即便是降落伞再大,你火箭上安装的翅膀再大,火箭箭体在着陆的那一瞬间是没有任何缓冲的,因此这两种回收方式对于火箭箭体的整体结构破坏还是比较大的。

想想就能想的出来,人在使用降落伞的时候,落地的速度还有7米/秒呢,同样,要是赶上降落技术不好的,还能摔个腿瘸胳膊折的呢,何况几十吨重的箭体!哪怕是火箭箭体在着陆时以5米/秒的速度着地,那也是相当于硬摔啊!而且无论是采用降落伞式还是翅膀式的回收方式,箭体都是横着着陆的!

但是要采用垂直降落的方式,这种损害火箭箭体整体结构的问题就不存在了。

猎鹰九号在垂直降落的时候,当火箭底部的四个支架在接触到地面的那一瞬间,从火箭发动机喷出的火焰,已经很好的抵消了火箭箭体因为自由落体运动而产生的加速度,尤其是当火箭箭体着陆的那一瞬间,火箭箭体的降落速度甚至已经低到了不足1米/秒,再加上四个支架本身也具有缓冲作用,因此采用这种方式对于火箭箭体的整体结构损害几乎可以忽略不计。

但同样,采用垂直降落方式,对于技术的要求也是最高的。这也是为什么马斯克的星空探索计划公司在前三次的回收实验中,都以失败而告终,仅仅是第四次成功了。

不过,一旦掌握了这种垂直降落的技术,那么以后的火箭回收就不再是一个空想了。

其实在垂直降落的技术中,最关键的还有一个技术,那就是反冲程喷射推力技术。

所谓的反冲程喷射推力技术说白了就是让火箭箭体减速的技术。当一级芯级火箭脱离之后,其内部还存有一定的燃料,这些燃料就是为最终的反冲程喷射提供反冲推力的。

一级芯级火箭箭体在一百多公里的高空中以自由落体的形态开始下落时,如果没有任何反作用力的话,那么火箭箭体在着陆的那一瞬间,速度将会达到音速的4.15倍,也就是恐怖的1414米。

而将近七十吨重的一级芯级火箭火箭箭体如果以这个速度砸到地面上,那无疑是一场灾难,其后果就是必须小陨石砸到地面上都一点不次。因此,在火箭箭体下坠的过程中,要在某个节点点燃火箭发动机,利用火箭发动机喷射出来的高能火焰,为火箭箭体减速。

那么问题就来了,在什么时候启动火箭发动机,在什么高度来进行这项操作,而且火箭发动机即便是点燃了,肯定也无法一次性就能够抵抗如此大的下坠力,那么就必须得设计好了,如此重的火箭,需要火箭发动机连续工作多长时间,需要给火箭箭体留出多大的缓冲高度,火箭箭体内剩余的燃料还有多少,这都必须要经过极为严格的计算之后才能够实施。

就像蓝色起源公司回收的那枚空重还不到十吨的新谢泼德号一级芯级火箭箭体一样,那枚火箭是在距离地面两万英尺也就是大约

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