美帝火神火箭首飞成功,无人登月失败

文摘   2024-01-10 05:40   日本  

美东时间1月8日凌晨2:18分,火神一号箭从卡纳维拉尔角发射。

50分钟后将游隼一号无人登月器送入地月转移轨道,然后登月器自己飞。几小时后宣布登月器故障,燃料泄露,电池板展开和校准不成功。发射不到24小时后宣布放弃登月。


这火箭首飞是大事,登月器不是大事,比兔子2013年打的嫦娥3还挫,属实验性质。


1. ULA公司


说来话长。


90年代美帝主要是玩航天飞机,冷战也结束了,火箭得找出路。那会儿无线电话是卫星还是基站路线还没定,火箭就指望这卫星路线了。


铱星


世纪之交,美帝私企搞了个77颗星的铱星计划,铱的元素序号是77。实发66颗星,公司就破产了。相当于一个大实验,雄辩地证明基站路线的绝对优势。然后这手机卫星的买卖就绝了,


铱星后来由美帝政府接盘清账再私有化。前几年发了第二代75颗,全部由spaceX发射。据说现在主要是美帝军方在用,也开放民用信道但是没啥人用。


猥琐的波音


90年代美帝空军发布Evolved Expandable Launch Vehicle项目,准备以赢者通吃的形式发包火箭发射业务。在冷战后军工企业合并大潮中,被摩托罗拉忽悠也看好商业卫星买卖的波音洛马大举进入。


洛马收购通用动力的火箭部门,拿到宇宙神(Atlas)系列火箭。波音收购了麦道,和造航天飞机的罗克韦尔的国防和航天部门,含之前罗克韦尔收购的北美和洛克达因。德尔塔系列火箭是麦道的,德尔塔IV的发动机是洛克达因的。


1999年,在对波音不利的流言中,波音将一个洛马跳槽过来的工程师解雇并起诉,因其不正当持有7页洛马火箭相关资料。然而这事没那么容易混过去,加上那年月波音内斗,2001年事发,逐渐变成几百页,3000多页,2万多页......


最终于2003年确认波音非法持有洛马66000多页火箭技术资料,原始持有者至少5人。美帝国防部取消了波音拿军方发射订单的资格。


同年哥伦比亚号凌空解体,航天飞机这条路就快走到头了,以后还得靠火箭。洛马的宇宙神第一级用的是毛熊RD180发动机,波音又出了这事,咋弄?


ULA


最后美帝强令波音洛马剥离火箭部门,成立联合发射联盟United Launch Alliance。波音把洛克达因卖给普惠,后来又被普惠卖了。不久美帝开始扶植航天新势力。说扶植民企是不对的,波音洛马也是民企。


ULA成立后新火箭ppt画的飞起,就是一直没真干。到现在宇宙神V发射99次,全部成功,德尔塔IV发射44次,部分失败1次。加起来平均1年还不到10次,最多的2009年16次。


德尔塔IV中型

德尔塔IV重型


宇宙神V,助推器组合灵活,成本也低,所以比德尔塔IV发的多。


小整流罩型


2020年火星任务


ULA发射不太多,但都是些大项目,而且成功率很好,头些年还是不错的。2014年毛熊吞并克里米亚,美帝制裁,再用毛熊发动机就不太象话了。每次买发动机都要国会特批,面子上很不好看。ULA这才开始以宇宙神V为基础改进,正式研发新火箭。


同时spaceX已经崛起,2015年猎鹰9完成第一次成功回收。过了几年载荷和轨道归一折算后,平均发射成本不到ULA的一半。ULA从垄断美帝官方发射到和spaceX 3:2,这还是照顾的。


2. 火神火箭


​新火箭命名为火神(Vulcan),指的是第一级。第二级/上面级还是历史悠久的半人马系列改改,氢氧主发动机和肼类+氮氧化物姿态调节发动机。


火神的路线主要就是宇宙神换发动机,再简化一下生产。当时有洛克达因的煤油机AR(Aerojet Rocketdyne)1和蓝色起源的甲烷机BE(Blue Engine)4。俩技术原理都十分先进,但都不是现货。且都设计成对使用,可能就是瞄着替换俩喷口的RD180。


ULA2018年才宣布选定BE4,但估计早就开始按这个发动机设计火箭。然而2019年BE4大改,几乎推到重来,所以火神首飞就推到了现在。2022年亚马逊的Kuiper计划3000多颗宽带互联网卫星星座发射初始批次订单签给了ULA,很可能是早商量好的交换。


装1台RD180的宇宙神V

2台BE4和火神


火神的直径加到5.4米,和大整流罩一样粗,小整流罩也不用了。


助推器用诺格新出的固体的,可绑0,2,4,6个,近地轨道10.8-27.2吨,绑齐了和长征五同级,但发射重量明显更小。按官宣实现的话,指标比长征五还是强不少的。


因火神用两个发动机两个喷口,一级火箭整体回收几乎不可能。ULA计划是用降落伞回收发动机,这样避免了spaceX回收整个一级需要的很多设备,减轻大量死重。啥时候能上就不知道了,暂时发挥不出甲烷火箭最大的优势。


目前ULA还有几十个发射订单。火神火箭虽然好(按ppt),毕竟不能回收,发射成本肯定还是比不过spaceX。而蓝色起源的火箭也快成了。


左为火神,右为蓝色起源的新格伦。本来说2023年首飞,跳票了。


蓝色起源明确就是要和spaceX一较高下,虽然现在还没影。已有传闻蓝色起源会收购ULA,估计并没有什么实锤,而是一种普遍的观点。


3. 甲烷火箭


液态甲烷,也就是液化天然气,的好处是


a. 温度和液氧差不多

b. 强挥发

c. 本身和燃烧产物没有杂质


由b,压强易于调节,加上a,燃料箱和管路可简化。由b+c,回收后发动机和燃料箱及管路等维护大大简化。所以虽然能量密度比煤油差点,甲烷还是近未来最有前途的路线。


世界首枚飞起来的甲烷火箭是2020年的星舰,后来和第一级猎鹰超重及两级组合飞了一堆,还没有成功。


朱雀二号


首枚飞入太空的甲烷火箭是中国民企蓝箭航天空间科技的朱雀二号,2022年12月14日在最后关头功亏一篑未能入轨。


朱雀二号是长征二级别的火箭,近地轨道4吨级。完全用液氧甲烷,第一级4台80吨级天鹊12发动机,第二级1台。但这台喷口固定,所以还有台8.2吨的天鹊11游动发动机

当时一二级分离,抛整流罩,二级主机开机关机,游机开机,都成功,但游机异常关机,未能入轨。


2023年3月美帝相对论空间公司近地轨道1吨级的人族(星际的Terran)1也未能入轨。


2023年7月12日,朱雀二号遥二成为世界首枚成功入轨的甲烷火箭。12月9日遥三一箭三星,成为世界首枚实用发射成功的甲烷火箭。


次日该司发布略低于长征五级别的可回收朱雀三号计划。

蓝箭航天可复用液氧甲烷火箭官宣,朱雀三号加速开启卫星互联网质变时代!


这回火神可算首枚地月转移轨道/深空发射成功入轨的甲烷火箭,载荷自己掉链子了。


4. 游隼登月器


中美这一轮登月计划主要目标都是在月球建立永久基地。NASA配合登月项目搞了个Commercial Lunar Payload Service计划,主要是扶植新势力往月球送货。


这回这登月器叫游隼任务1,是个2007年成立的小公司研发的,合同金额只有1.08亿刀

这玩意发射重量1.28吨,只能带90公斤载荷,落月后寿命10天。


这次也没啥正经事,有美帝5个仪器,墨西哥5个小人,几个国家的时间胶囊,若干钛合金胶囊装的骨灰头发之类的。

这钛合金胶囊这次发上去330个,62个计划带到月球,其他在半人马上面级上继续飞,最终进入绕日轨道。以前美帝也搞过类似的事,都是纪念些名人。这回这330份有少量名人,多数是收费1.3万刀。


勾兑这买卖的公司

https://www.celestis.com


这回火神的发射构型是俩助推器,地月转移轨道6吨级,发这个登月器大有富裕,应该是首飞测试的原因,燃料没装满。毕竟很多火箭首飞都没有载荷,比如朱雀二号前两飞。


Commercial Lunar Payload Service计划内还有若干新势力小公司载荷的发射,并非美帝登月主要项目。


5. 阿尔忒弥斯


美帝登月的旗舰项目是阿尔忒弥斯计划,用SLS火箭发射。

波音牵头,洛克达因的发动机,诺格的助推器,即还是原来干航天飞机那波。造航天飞机助推器的ATK被诺格收购。因为这玩意基本就是航天飞机没飞机,换成火箭发射洛马的猎户座飞船。


2022年11月16日block1首飞发射猎户座飞船绕月测试成功。

一级4台230吨氢氧发动机,还是航天飞机主火箭的发动机,俩1600吨固体助推器。地月转移轨道27吨。


首飞燃料也没装满


目前2级太弱,所以起飞推力比土星5大,但地月转移轨道仅土星5的3/5。目标渐近改进至地月转移46吨,比土星5多1吨。


目前计划今年11月送4名宇航员绕月

再下回计划就是载人登月了。阿尔忒弥斯计划还有一堆合作国家,主要就是出钱送人送东西上月球。以后还计划发日本的月球车什么的。


SLS计划至首飞阶段超期1倍超支2倍,我觉得是最初因为基于航天飞机改估计的太简单了。11年200来亿刀首飞个这我觉得很正常。目前space X还没有同级竞品。等星舰成了就完全不一样了。


szbd的嘴炮
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