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航天飞机是不是运载火箭?多带2000吨燃料航天飞机还有一大年夜优势,火箭红紫薇。

德才装饰股份通讯 2024-09-30 0

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出品:太空伊卡洛斯

人类对付太空项目总是充满了好奇,但对个中的细节却并不是很清楚。
或许他们会知道火箭的一些事情事理,但并不是全部。
这篇文章会对火箭进行详细先容,重点会在推进器身上。
“火箭”在不同语境中会有不一样的意思:在日常生活中,人类可以利用小火箭将烟花发射到天空中;人类驾驶的小型火箭弹;还有可以将卫星、载人飞船等有效载荷发射到太空的巨型火箭。
虽然大小不同,但是它们都可以进行有效载荷,并且都具有单级或多级。
火箭各级里放置的是能够供应燃料和氧气的推进剂,在火箭发射时,它们能对火箭产生巨大的推力。
但在不同的火箭之中,所利用的燃料、氧化剂又有很大的不同,其点燃办法和利用的发动机也不一样。

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氧化剂是什么呢?氧气是一种助燃气体,但是由于太空中没有氧气的存在,以是火箭须要携带氧化剂来帮助燃料燃烧。
至于发动机,火箭常日会配备不同的发动机。
在航天飞机中,一共有四种不同的发动机以及三种燃料/氧化剂组合。

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(图片来自网络侵删)
航天飞机起飞推力超过3000吨

航天飞机紧张指美国的航天飞机,苏联的狂风雪号没有服役,不计入,从这个角度看,航天飞机是人类史上第一种大型来回载具,可重复利用。
在航天飞机起飞上升过程中,尤其是在发射和升入轨道阶段,宇航员的体验感都是极差的。
体验感极差的缘故原由在于他们处于受控燃料开释的上方,在主引擎点亮后的短短9分钟韶光内,燃料和氧化剂就会产生强大的能量,使航天飞机进入轨道的同时失落去了94%的质量。

在任务掌握中的末了几秒,必须要确保所有系统都是处于正常状态的,否则自动程序就会逼迫停滞发射任务,在之前的历史中,有涌现过几次问题,但幸好有自动程序的存在,它在固体火箭助推器(SRB)点火之前逼迫关闭了航天飞机自动员机(SSME),这才没有造成很大丢失。
燃料和氧化剂从发动机喷嘴开释时,点火器会产生很多火花,可以在网上找到干系视频。

由于固体火箭助推器一旦点火就不能终止,以是必须要确保自动员机处于正常状态,才能够进行点火。
接下来,便是航天飞机的分离阶段,要把稳的是:在固体火箭助推器点火和航天飞机分离的过程中,纵然涌现了危急情形,机组职员也无法逃离机舱。
航天飞机自动员机采取的燃料,基本都是可清洁的氢气加氧气的组合,不会产生任何污染;而那些低效率威力大的固体火箭则会产生一堆的废气污染。

推进剂是火箭的必须携带品,再加上航天飞机须要携带轨道翱翔器、固体火箭助推器(2个)、燃料和氧化剂罐等物体,以是在发射时的总重量可达2041吨。
而轨道翱翔器中有效载荷、机组职员等重量也只有136吨,也便是说终极进入轨道的重量只有5%。
(这也便是SpaceX研发助推器可重复利用的缘故原由)

航天飞机的两个固体火箭助推器能够产生2540吨的推力,再加上三个航天飞机自动员机的544吨推力,在航天飞机发射时统共产生3084吨的推力,以是当固体火箭助推器点火之后,重量为2041吨的航天飞机就会立马发射到空中。

当固体火箭助推器燃尽后就会离开轨道翱翔器和外部燃料箱,而这时宇航员就不会有那么极差的体验感了,但这还不是结束。
航天飞机自动员机仍在产生推力,而轨道翱翔器和外部燃料箱的重量也并不重,以是航天飞机一贯处于加速中,达到3g。
在达到这个速率时,制导打算机就会对它的速率进行掌握,由于这个速率会破坏航天飞机的仪器和有效载荷。
而SSME在8.5分钟后会被关闭,也便是主机关停(MECO)。

同样的,主机截止也不是结束。
为了让轨道翱翔器到达目标轨道上,航天飞机和外部燃料箱须要分开,然后利用另一种推进系统(轨道操纵系统),将轨道翱翔器送到目标轨道上。
轨道翱翔器的尾部是三个航天飞机自动员机的所在位置,自动员机的上方是轨道操纵系统,周边还有两个小型火箭发动机。
轨道操纵系统可以使航天飞机处于平稳的轨道上,以及较稳定的速率。

航天飞机自动员机利用的燃料是低温液态氧和氢;固体助推器则是将固体稠浊高氯酸铵作为氧化剂,雾化铝粉作为燃料;而轨道操纵系统利用的是一甲基肼和四氧化二氮的组合,这个组合可以靠地着火。
以上便是太空项目中最常利用的推进剂。
在航天飞机中,还有第四种推进系统,那便是利用一甲基肼和四氧化二氮的反应掌握系统推进器。
它可以担保航天飞机的精确翱翔方向、供应备份等功能。

航天飞机和常规火箭看起来十分相似,但它们却有很大的不同。
常规火箭可以将有效载荷送到太空,航天飞机也可以,航天飞机的轨道翱翔器就等同于火箭的有效载荷。
它的重量为136吨,但是终极进入轨道的有效载荷还会小于这个数值。
航天飞机具有很多功能,但是它的运输功能远低于火箭,这也便是在建立国际空间站时,它须要进行40次翱翔任务,才能完成所需物品的运输。
不过航天飞机遭遇两次凌空爆炸断送翱翔生涯,第一次是寻衅者号,第二次是哥伦比亚号,由于两次爆炸,导致14名宇航员去世亡,直接断送了航天飞机的前景。

航天飞机还有一大上风

巨型火箭常日拥有多级,包括机器,发动机和燃料箱等下级可以使火箭加速上升,而火箭的上级则可以帮助有效载荷进入轨道。
目前有很多工程师考试测验让轨道翱翔器成为单级轨道翱翔器,但目前的常规化学推进系统并不许可它成为单级轨道翱翔器。

但在佩刀火箭发动机涌现后,单级轨道翱翔器从不可能转变为有可能。
它是可以将大气氧气转化为燃料的呼吸发动机,这个模式一改以往的常见燃料氧化剂组合。
并且在航天飞机达到高超音速后,它又像常规火箭发动机一样,可以利用氧化剂作为燃料。

不同之处:如果是较重的有效载荷,常规火箭会在火箭助推器上利用绑带,在燃尽之后,助推器就会离开火箭。
火箭第一级也是如此,然后火箭上级就会点火启动。
而航天飞机的有效载荷(轨道翱翔器),是位于外部燃料箱的侧面,在固体火箭助推器离开之后,轨道翱翔器会和外部燃料箱一起进入轨道。
如果是实行高轨道和星际任务,它们还会启动第三推进阶段。

相似之处:火箭也有担保精确方向的反应掌握系统推进器,在火箭助推器离开火箭的时候,利用的是爆炸性分离系统。
火箭和航天飞机都须要打算机航空电子、制导、导航等系统;它们都须要能够供应实时的通信系统;还有在它们偏离路线后,可以炸毁它们的射程安全系统;可以掌握它们的推力矢量掌握;末了,它们都利用电力系统和电池的结合。

火箭的革命:目前,很多火箭公司乃至太空机构,都在致力于研发出本钱更低的火箭,在低本钱的火箭研发成功之后,像Atlas和Delta这种昂贵的火箭的市场将会被替代。
据宣布,目前美国宇航局也正在研发新的大火箭,但新型大火箭利用的彷佛还是太空发射系统,这也就意味着该火箭的本钱并不低。
未来的火箭市场——让我们一起拭目以待。

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