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美国掀起新太空竞赛:看谁家超重型运载火箭先入轨

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ULA的Vulcan,Blue Origin的新Glen和SpaceX的Starship运载火箭将在20世纪20年代早期参与竞争

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美国正在掀起一场新的现代太空竞赛。 SpaceX,ULA,Blue Origins和NASA都在开发和制造他们自己的超重型运载火箭(SHLV),并希望首先将它们送入轨道。 SpaceX的猎鹰重型火箭已投入使用,刚刚于2019年6月完成了第三次发射。该公司的星舰/超重火箭目前处于混乱状态,而马斯克认为其轨道发射尝试最早可能在2020年开始.Blue Origin's新的Glenn火箭正在开发和重复使用,使用由多个发动机驱动的巨大单核增压器,预计将在2021年末或2022年推出.ULA的Vulcan火箭计划使用Blue Origins开发的BE-4发动机并计划在2021年上半年首次亮相。美国宇航局正准备首次发射可能在2022年发射的太空发射系统(SLS)火箭。

腾讯科技讯8月16日消息,据国外媒体报道,新一轮的太空竞争目前正如火如荼,但这次不是决定哪个国家首次进入太空竞赛,而是哪个太空公司的第二代超级重 - 值班运载火箭(SHLV)可先飞入轨道。

SpaceX,United Launch Alliance(ULA),Blue Origin和NASA都计划建造和运营他们自己的SHLV火箭。所有实体都在努力设计和开发,大多数都处于第一次飞行的硬件组装和集成的不同阶段,这为比较他们的不同技术和方法提供了绝佳的机会。

NASA和ULA正在开发由固体火箭助推器驱动的一次性单核火箭,而SpaceX和Blue Source正在开发可重复使用的设计,这些设计将使用由多个引擎驱动的巨型单核增压器。

SpaceX:星际争霸/超重火箭

目前,SpaceX是世界上唯一的超重型运载火箭Falcon Heavy的唯一建造商和运营商,其下一代火箭几乎是众所周知的。

SpaceX的下一代Starship和Super Heavy火箭设计是迄今为止最雄心勃勃的。该公司首席执行官伊隆马斯克(Elon Musk)表示,这种新型火箭将由一个巨大的助推器组成,该发动机配备多达35个猛禽发动机,能够在发射时产生超过70,000千牛的总推力。火箭的优势,被称为星舰,将是一个完全可重复使用的船员和货运车辆,由多达六个猛禽发动机提供动力。

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从技术上讲,Raptor引擎是引擎的较小版本。

根据2018年9月的设计更新,星际航天器和超重火箭将高达118米,能够以完全可重复使用的配置向低地球轨道发射至少100吨有效载荷,其中助推器和宇宙飞船可以返回地球进行恢复和再利用。就其本身而言,航天器将至少高55米并配备一个巨大的有效载荷舱(或船员舱),其可用容积不小于1,000立方米。现在过时的2018年设计还包括近90立方米的无碴货舱,几乎是SpaceX机动货船数量的九倍。

虽然马斯克已经表示星舰的着陆腿和控制面的设计已经改变,包括在超重型助推器上增加了着陆腿,但2018上部设计有两个驱动鸭翼和翅片/腿。其中两个驱动器有点像摇晃的翅膀。

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官方星舰效果图显示星舰在Raptor引擎点燃之前稳定其推进剂

目前,SpaceX正积极在佛罗里达州的可可海滩和德克萨斯州的博卡奇卡建造两个轨道航天器的原型,以及星舰航天器原型StarHopper的测试版。 StarHopper配备了独立的Raptor发动机(SN06),最近成功完成了20米的“跳跃(浮动测试)”,这也是该飞机的第一次无线测试飞行。

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在StarHopper完成首次免费飞行测试后的几个小时,SpaceX首席执行官埃隆马斯克发布了两个视频,显示火箭从发射到降落的第一次飞行

间歇性推文提供的信息外,这也标志着SpaceX的行星际航天器首次从碳纤维变为不锈钢。

SpaceX采用了前所未有的方法生产星际航天器和超重火箭,目前正在户外组装两个全尺寸星际航天器原型(Mk1和Mk2),几乎没有覆盖,尽管有些覆盖设施正在建造中时间。

Blue Origin公司:BE-4发动机

与此同时,Blue Origins和ULA建立了合作关系,因为两家公司最终将使用Blue Origin生产的相同发动机为下一代运载火箭助推器提供动力。 ULA决定从Blue Origin购买用于其Vulcan重型火箭的BE-4发动机,主要是因为该公司由于美国制裁而无法在2022年之后进口俄罗斯制造的RD-。 180台发动机。

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在这张工厂照片中,您可以看到BE-4的巨大体形

然而,最重要的是,Blue Origin正在开发BE-4作为该公司自己的两级超重运载火箭(New Glenn)的主要推进器。新格伦火箭的第一阶段将由七个极其强大的氧气源提供动力,使用液化天然气(LNG)和液氧产生至少2,450kN的推力。

令人惊讶的是,新格伦火箭的发射实际上比SpaceX的猎鹰重型火箭低33%,但在更高的轨道上它可能会击败猎鹰重型火箭的性能。其中很大一部分原因在于单核火箭的效率更高,以及甲烷燃料BE-4增压发动机和氢动力BE-3U上级发动机的效率更高。

根据Blue Origin的说法,新格伦火箭将能够向低地球轨道发射45,000千克的有效载荷,并向地球的同步转移轨道(GTO)发射13,000千克的有效载荷,同时仍在恢复助推器,而猎鹰则重火箭可以发送到GTO的有效载荷是8,000到10,000 kg。

纹。返回时它将充当“翅膀”。新格伦还将配备六个可伸缩的着陆腿并在改装船上着陆,就像SpaceX的Falcon系列一样。

尽管自2016年9月新格伦火箭发布以来,Blue Origin几乎没有发布任何文字或照片,但该公司确实每隔几个月就BE-4发动机状态提供少量更新。这包括8月2日在该公司德克萨斯工厂完成的最新全功率发动机测试的照片。

ULA:Vulcan重型运载火箭

ULA的下一代Vulcan Heavy火箭将配备两台来自Blue Origin的BE-4发动机,但这些增压器在2021年首次发射后至少可以回收4 - 6年。 ULA将继续依靠他们的传统设计来补充液体推进与2-6捆绑固体火箭助推器(SRB),在助推器的两个BE-4上增加高达12,000 kN的推力,其本身产生4800kN的推力。

在其最大的配置中,瓦肯重型运载火箭将高69.2米,仅比猎鹰9火箭略短,能够向GTO发射15吨有效载荷,并向低地球轨道发射30.3吨的有效载荷。

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ULA Vulcan单核重型火箭将配备Blue Origins的两台BE-4发动机

ULA首席执行官Tory Bruno最近在推特上提供了Vulcan火箭开发的一个小小的更新,称最近在该公司位于阿拉巴马州的迪凯特工厂完成了其第一个Vulcan助推器。这种特殊助推器是一种永不测试的结构测试体(STA),但它仍然是ULA下一代火箭的一个重要里程碑。

泄漏的照片给出了Vulcan重型火箭大小的线索,因为Vulcan助推器旁边的照片是该公司的Atlas V,它比直径5.4米的Vulcan小得多,只有3.8米。

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Bruno提供了Vulcan助推器的推力结构示意图,它将安装两个BE-4发动机

最终,这场现代太空竞赛预计将有利于整个航空航天业,特别是在引入新的格伦火箭时,希望这将为SpaceX可重复使用的猎鹰9和重型火箭带来一些真正的技术竞争。 ULA的Vulcan火箭计划于2021年上半年首次亮相,New Glenn火箭于2021年末或2022年推出。

SpaceX的Falcon重型火箭已经投入使用,刚刚在2019年6月完成了第三次发射。从2020年底开始,几个发射合同尚未完成。 SpaceX的星际航天器/超重火箭目前处于混乱状态,但马斯克认为,轨道发射尝试最早可能在2020年到来。

与此同时,美国宇航局正在准备第一次发射太空发射系统(SLS)火箭,可能在2022年。

如果运气好的话,第一次发射两枚,三枚,四枚甚至更强大的火箭将在20世纪20年代初期迎来,它们的发射成本将是前所未有的。现在让我们拭目以待吧! (腾讯科技评论/金路)