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中国航天大跨越:火箭无毒化,回收后还能第二次发射

中国航天大跨越:火箭无毒化,回收后还能第二次发射




在长征三号乙改二火箭成功在近日将第44颗北斗导航卫星发射入轨之后,成功执行100次发射任务的长征三号甲系列运载火箭已经用实绩证明,自身"中国火箭一哥"的地位无可撼动,在未来很长一段时间里,"高分"、"北斗"、"风云"等重要的卫星系统仍旧要依靠它来进入空间轨道。

但即便性能够用,发挥稳定,长三甲系列运载火箭始终有一个问题难以解决:它的助推器、第一级和第二级火箭发动机所使用推进剂均为"毒上加毒"的偏二甲肼+四氧化二氮,二者均是剧毒的致癌物。

中国航天的大跨越:火箭终于不再“有毒” 回收后还能第二次发射

图为发射中的长征三号甲火箭,喷射出的黄烟为四氧化二氮残留物,有剧毒和强腐蚀性。

具体而言,偏二甲肼和四氧化二氮在常温下即可保持液态,不需要低温储存;其次,二者接触不需点火即可剧烈燃烧,这些特性使得偏二甲肼和四氧化二氮成为了最适合运载火箭使用的推进剂组合——前提是不考虑他们对人体的剧毒性质。

在从火箭燃料储箱导出之后,减压的四氧化二氮就难免在空气中分解为二氧化氮,这就是长征二号/三号系列火箭"黄烟"的来源,而二氧化氮的剧毒性和强腐蚀性可谓众所周知。

中国航天的大跨越:火箭终于不再“有毒” 回收后还能第二次发射

图为长征系列运载火箭残骸坠地后冒出的黄色有毒烟雾。

但比起有强烈刺激气味的四氧化二氮,无味无色的偏二甲肼显然要更加隐秘,且更加致命:它能直接透过皮肤吸收进入人体,还能和空气反应生成对肝脏剧毒,能渗入土壤和地下水的二甲基亚硝胺。

当然,考虑到"毒发"对自然环境和发射路径上居民身体健康的不可逆转危害,中国航天已经开始研发无毒无污染的液氧/煤油和液氧/液氢系列火箭发动机,长征五号就是其中的代表之一。

中国航天的大跨越:火箭终于不再“有毒” 回收后还能第二次发射

图为试车中的YF-100液氧煤油火箭发动机,该机和下一代中国运载火箭息息相关。

但时至今日,无论是两发全中的长征七号,还是成功失败各一的长征五号,这两款运载火箭暂时都没有宣告成熟,这也正是笔者在本文开头称长征三号甲系列运载火箭仍旧要"挑大梁"的原因。

但反过来说,除却保护周全的发射场地之外,"毒发"火箭的残骸依旧是悬在发射航线区居民头顶上的一把"达摩克里斯之剑",就没有两全其美的解决方法么?

中国航天的大跨越:火箭终于不再“有毒” 回收后还能第二次发射

图为航天大会上展示的中国可回收复用火箭路线图。

俗话说得好,"他山之石,可以攻玉"。既然美国SpaceX的"猎鹰"系列运载火箭可以运用栅格舵、节流再点火等技术精准控制火箭落点,甚至在茫茫大海当中准确落在回收平台船的甲板上,那长征三号系列等"毒发"火箭也一样可以应用该技术——不求火箭的助推器、子级等部件能够平稳落地,至少能够控制毒性强烈的它们在远离人口稠密地的指定着陆区"安全销毁",也算是航天发展和环境相容共存的体现。

中国航天的大跨越:火箭终于不再“有毒” 回收后还能第二次发射

图为航天大会上展示的钛合金栅格舵样品。

除却单纯的环境保护之外,更重要的还在后头:若中国航天能够在现役成熟火箭上"玩转"姿态控制技术、发动机再节流点火技术等"罩门",那么中国航天距离掌握真正的可回收复用运载火箭技术也就只有一层窗户纸的障碍:在SpaceX依靠着可回收复用火箭的低价和高可靠性得以横霸商业航天发射市场的今天,可回收复用技术已经完全摆脱了"花拳绣腿"的刻板印象,可以说它就是人类航天腾飞的下一个台阶。而中国航天若能至此一步一个台阶地扎实追赶,留给"长征"系列火箭的市场依旧无比开阔。



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