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为降低发射费用 日本宇宙航空机构研究火箭回收技术

时间:2020-04-20    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
【导读】近期,日本宇宙航空研究开发机构正在开发火箭回收技术,已发射火箭的第一节在地表自主软着陆,以便再次利用。

  火箭既可直接用于大气和空间探测,也可用于发射卫星、飞船、空间实验室等空间飞行器。用作发射工具的叫运载火箭。为了使卫星、飞船进入预定的高空轨道,这种火箭一般都采用三级(亦称多级火箭),因为单级火箭无法达到每秒8公里的速度。

  为了减少火箭壳体与空气的摩擦力,第一级火箭首先发动时,速度较慢,并且垂直发射;待第一级火箭燃烧完时即可自动脱落,第二级火箭接着点火,沿着预定轨道继续加速;当第二级火箭燃烧完时,高度已基本上达到要求;当第三级火箭靠惯性上升到卫星预定轨道时,再启动加速,直至加快到所要求的速度,最后自动脱离卫星。

  近期,日本宇宙航空研究开发机构正在开发火箭回收技术,已发射火箭的第一节在地表自主软着陆,以便再次利用。目的是削减发射费用,力争在未来开发像飞机一样可反复使用的火箭。比较快将于今年初夏开展小型火箭飞行试验。

  日本火箭在国际价格竞争中不占优势,实施试验需150亿日元以上(约合10亿人民币)的资金,且日本国内没有确保安全的试验场地,日本打算与法国和德国等欧洲机构合作。

  

图1.jpg


  火箭回收技术

  是指火箭发射后回收,并重复使用的技术。一次性使用的运载火箭发射成本很高,使用火箭回收技术能够降低发射成本。火箭回收技术是美国太空探索技术公司10日发射“猎鹰”九号火箭,成功将“龙”飞船送入飞往国际空间站的轨道验证的。但此次发射更为引人注目之处,在于对火箭进行海上平台软着陆回收试验。最终火箭因回落速度失控,与平台碰撞而损毁。

  我国航天专家、《国际太空》杂志执行主编庞之浩表示,目前的运载火箭都是一次性使用,发射成本很高。可重复使用的运载器此前只在美国的航天飞机上出现过。按照设计要求,航天飞机除外储箱为一次性,轨道器可重复使用100次,发动机可以使用50次,两个捆绑助推器可以使用20次,其中许多技术非常先进。

  什么是“软着陆”?

  航天器经专门减速装置减速后,以一定的速度安全着陆的着陆方式。反之,航天器未经减速装置减速,而以较大的速度直接冲撞着陆的方式称作硬着陆。

  相对于“硬着陆”方式而言的。通常有两种意思,一种是物理意义上的着陆,特指航天器经专门减速装置减速后,以一定的速度安全着陆的着陆方式。另一种则是引申意义的着陆。特指金融等领域采取安全措施,以达到金融领域安全稳定的目的。

  人造卫星、宇宙飞船等在降落过程中,逐渐减低降落速度,使得航天器在接触地球或其他星球表面瞬时的垂直速度降低到很小,最后不受损坏地降落到地面或其他星体表面上,从而实现安全着陆的技术。例如,通过推进器进行反向推进,或者改变轨道利用大气层逐步减速,或者利用降落伞降低速度。一般来说,每种航天器都是通过多种减速方式共同作用进行减速,达到软着陆的目的。

  助推器的作用

  是一种动力装置,内含燃料,推动火箭、飞船升天。根据助推器所使用的燃料的不同,可以将助推器分为液体火箭助推器和固体火箭助推器。可回收助推器又称可回收助推发动机。发动机工作结束后,部分主要部件可以回收,经修理后可重复使用的助推器。美国踢奥科尔公司研制的美国航天飞机固体助推器是用于载人航天的特大型分段式可回收固体助推器。它是世界上第一个可回收并可多次重复使用的特大型固体助推器,一般金属件按照设计可重复使用20次,柔性喷管的柔性接头可重复使用10次。

  延伸阅读

  火箭的垂直发射技术

  火箭竖立在发射台上,运送有效载荷(如卫星、飞船、弹头等)起飞、加速、送入预定轨道的技术。火箭发射的准备工作包括:把火箭垂直地安装在发射台上,借助勤务塔、脐带塔和管、线接头将地面电缆、气液管路与火箭和有效载荷连接;对火箭和有效载荷进行各分系统检测和综合模拟试验,验证其技术性质和工作可靠性;为火箭(含航天器)加注推进剂和充灌压缩气体;载入飞行时,最后将航天员送入航天器等待发射。




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