中美俄火箭发射塔架大比拼,哪家更快更
这是美国土星五号重载火箭的发射现场,我们看到火箭的发射塔上只是一个铁架,设计得非常简单。
这是俄罗斯联盟火箭的发射画面,发射塔上只有几根简单的液压臂,并没有发射架,上百吨的火箭直接被液压臂竖起,便可以垂直点火发射,不需要任何发射架的辅助,简单粗暴。
这里是中国最南端的航天发射中心——文昌卫星发射场,我们看长征五号发射时背后的发射塔架,这个发射平台的高度相当于24层楼,整个平台重量超过两千吨,最上方的平台面积近平方米,我国的火箭发射就是凭借这个神似大楼的发射塔发射升空。
由此可见中国与美国、俄罗斯的火箭发射方式有着显而易见的区别,那么中美俄三家火箭发射塔大比拼,哪家技术更强,三者间又有着什么区别呢?
发射塔主要是用来给待发射的火箭提供燃料补充、设备检测、安装调试服务的,凭借各类有线通信接口,对火箭暂时实行物理约束,并且为航天员提供登箭的通道。而中美俄三家火箭发射方式或者发射塔架的不同,主要在于各自火箭装配流程的不同。
美国大多数火箭发射也会有发射架,但遵循着简单实用的原则,这些发射塔架仅为火箭提供最基本的注料、接口服务,而不需要进行装配工作,因为在竖立到发射架前,火箭已经提前在装配大楼中完成了安装调试工作,并且已经是竖直状态,只需通过运输车将垂直的火箭移入发射架即可,并不需要额外的操作,所以火箭发射塔架看起来往往比较瘦长,比如SpaceX猎鹰重型火箭的发射塔架。不过也有水平装配,然后垂直起竖的例子,这种装配方式俄罗斯用的比较多,美国也经常用于高频率火箭的发射,例如猎鹰9。
但反过来俄罗斯火箭却基本不使用装配大楼,也不在发射现场的发射塔架上组装,而是早在厂房中就已经装配完成,所以我们常常会看见联盟号整箭通过火车被运送到发射场,然后通过液压臂立起来,并且可以承担一部分发射塔的功能,而像质子号火箭发射时,液压臂基本被当作了发射塔架。在离发射场较远的厂房内组装调式,然后通过铁路运输,最后通过液压臂竖立,虽然火箭发射简单直接,但过程却有些麻烦。不过这种装配方式的成本相比于中美建发射架、垂直装配大楼更低,并且效率高,适合高频次火箭的发射,这也是由于俄罗斯的液压技术在全球处于一流水平决定的。
这里是位于甘肃省与内蒙古自治区的交界处,中国首个航天发射中心酒泉发射场坐落于此,我们看到的这个发射架,是工位上的勤务塔,塔顶还有一个塔吊,中国早期火箭的调试、加注燃料和发射都是在这个发射塔架上进行的,与美俄火箭发射方式的不同之处在于,这个勤务塔还提供火箭的装配服务。但后面随着酒泉发射场火箭发射频次的增加,如此小的勤务塔由于要进行火箭的装配工作,导致下个火箭还需要等待前一个火箭发射后,才能开始进入塔内装配,极大降低了发射效率,并且有着潜在的安全隐患。
于是后面酒泉卫星发射场开建了垂直装配大楼,采用垂直总装厂房加上简单发射架的模式,将火箭的组装和发射分离开来,目前工位上的勤务塔已经不再提供装配服务,而是仅作为发射架使用。
不同于俄罗斯整箭装配完成后运输到发射场,我们是将火箭各节各个部分、分批运输到发射场,然后在垂直装配大楼中组装。之后随着长征五号重型火箭的研发装配,由于我国酒泉、太原和西昌卫星发射中心基本处于内陆中,火箭运输需要通过各种隧道、群山等各种地理限制,具有纬度、运输和安全优势的文昌发射场便应运而生。
为什么文昌发射场的塔架看起来那么庞大呢?其实文昌发射场有两个发射塔架,2号塔架主要用于长征7号的发射,1号塔架则用于起飞重量更大、运载能力更强长征5号的发射。,因为火箭采用了五米直径芯级,光箭身下方捆绑的助推器直径就达到了3.35米,箭身长度近57米,自然需要更大更高的发射塔架。而且为了保证发射的安全性和可靠性,长征五号的发射塔架辅助设备相当到位,发射塔架周围还竖起了避雷塔铁架,塔架上还设有大流量喷水降温降噪系统,下方还建有导流槽。
航天工程作为我国的世纪工程,不同于美俄,我们整个发射系统目前极为完善,而不用过多去考量发射成本,毕竟火箭的发射效率、可靠性和安全性才是第一位。
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