中国航天捷报频传,关键技术被攻破,为造大直径重型火箭助力
近年来,随着中国在探月航天事业领域捷报频传,一直希望重返月球的美国开始加大研发投入。美国推出的“阿尔忒弥斯计划”在不久前迈出重要一步:被誉为全球最强的重型运载火箭--太空发射系统(SLS)的芯一级四台火箭发动机成功完成试车。要知道,载具是探月发射任务的核心基石,美国航天部门在该领域取得重大突破,的确可圈可点。然而,就在美国国家航空航天局宣布这一好消息的同一天,中国航天部门同样传来捷报:我国首个直径2.5米级重型氢氧发动机喷管研制成功,这将为我国后续研发更先进的大直径重型运载火箭奠定坚实基础。
首先从技术层面来分析,一款运载火箭的性能优劣,与火箭发动机的技术水平息息相关,而火箭发动机中最关键的零件必然就是喷管。在运转过程中,火箭发动机喷管起到的是动力转换作用。因为火箭推进剂燃料会产生高温、高压气体,喷管则将这些气体的热能转化为动能,为火箭提供源源不断的动力。从全球范围来说,一款具备国际一流水平的火箭发动机喷管必须具备耐高温、耐高压和超轻薄三大特点,这样才能保证在飞行过程中的安全与稳定性。
特别是对于重型运载火箭来说,大直径喷管对于焊接工艺有着更为严苛的技术标准,因此研发难度也非常大。据央广网报道,此次我国研发的国内首个直径2.5米级重型氢氧发动机喷管,是中国运载火箭技术研究院下属首都航天机械有限公司的技术成果。它的上下两段最大直径分别达到1.8米和2.5米,而壁厚最薄处却只有1毫米。为了保证产品品质,研发团队经过不断探索与创新,以内壁铣槽、外壁直接套接结构的扩散钎焊制造工艺克服一系列技术难题,最终取得了研发成功。可以说,这个技术成果不仅标志着我国大尺寸不锈钢部件扩散钎焊技术能力达到世界一流水平,也让我国航天人有更足的底气研发下一代重型运载火箭。
与中国在重型火箭相关技术项目上的进展相比,美国的重型运载火箭研发堪称一波三折。根据NASA官网介绍,在3月18日的测试过程中,SLS芯一级四台RS-25发动机持续运转8分19秒,共产生160万磅推力,相关数据达到了预期标准。
按照美国宇航局代理局长Steve Jurczyk的介绍,此次热火测试属于SLS绿色运行(Green Run)测试系列的最后阶段。在完成一系列测试评估后,“阿尔特弥斯”一号登月探测器的相关测试任务也将正式进入推进阶段。
事实上,SLS项目并非一帆风顺。今年1月,同样是芯一级4台RS-25发动机试车,但此次测试仅持续1分钟就宣告失败。由此可见,美国在新型重型运载火箭的技术研发方面至今还没有做到尽善尽美。要知道,自特朗普上台开始,美国就雄心勃勃地计划“重返月球”,但在关键的载具方面一直存在短板。为了摆脱对俄罗斯重型火箭的依赖,美国开始潜心研发SLS,但耗费大量人力和资金之后,SLS项目推进始终无法令人满意。
更让美国政府担忧的是,和美国独挑大梁的状态不同,另外两个航天强国中俄已经强强联手。据俄罗斯卫星通讯社3月9日报道,俄航天集团已经和中国国家航天局签署了“合作建设国际月球科研站”谅解备忘录。中俄联手打造“超级天宫”的战略部署,也让美国迎来另一个“不祥之兆”。