новости

Перерабатывать ракеты, как бутылки из-под кока-колы?

2024-08-18

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

*Эта статья представляет собой содержание 15-го выпуска «Half Moon Talk» за 2024 год.

Китайцы жаждали космоса на протяжении тысячелетий, и многие мифы о полетах свидетельствуют об этой мечте. В настоящее время полет китайских ракет в космос стал реальностью. Однако эти ракеты, летящие в небо, еще не испытали опыта «полета домой» — утилизация ракет по-прежнему остается опасным препятствием для китайских ракетчиков.

Фактически, в этом году ускорились исследования по переработке больших ракет отечественного производства. Недавно новая стрела проверки технологии для многоразовых ракет-носителей, разработанная Восьмым институтом аэрокосмической науки и технологий, успешно провела 10-километровый полет в Центре запуска спутников Цзюцюань. Blue Arrow Aerospace собирается провести 10-километровые летные испытания с вертикальным взлетом и посадкой, а Deep Blue Aerospace собирается начать 5-километровые испытания с вертикальным взлетом и посадкой для первой ступени «Небулы-1». «Ракета... Почти каждый месяц происходит «большой шаг» в восстановлении китайских ракет».

Так зачем же перерабатывать ракеты, как бутылки из-под кока-колы? Что такого сложного в утилизации ракет? Сколько шагов делает ракета от «вылета из дома» до «возвращения домой»?


Зачем перерабатывать ракеты?

По команде «3, 2, 1, огонь!» ракета взлетела в небо и взлетела в небо. Именно такое впечатление складывается у большинства людей при запусках ракет. Когда ракета летит в космос, все вспоминают красивую параболу, и мало кого волнует, вернется ли она обратно.


19 января 2024 года компания Blue Arrow Aerospace провела испытательные испытания ракеты с вертикальным взлетом и посадкой в ​​Центре запуска спутников Цзюцюань, которые прошли полностью успешно.

Действительно, до 2015 года ракеты были одноразовым расходным материалом, который никогда не вернется после запуска в космос. Однако успешное восстановление «Фалькона-9» в 2015 году вошло в историю: оказывается, ракету можно использовать и повторно, и «запуск в полет» не является невозможным.

Фактически, Цянь Сюэсэнь, «отец китайской аэрокосмической промышленности», однажды предвидел это в своем «Введении в межзвездную навигацию», опубликованном в 1963 году: «Транспортные ракеты, будь то большие ракеты первой ступени или маленькие ракеты второй ступени, при условии, что Имея крылья, он может вернуться на землю, поэтому транспортную ракету можно использовать многократно».

Каковы преимущества того, что ракета «улетит домой»? Три предложения – сокращайте затраты, повышайте эффективность и улучшайте качество.

Самым прямым из них является контроль затрат: переработка и повторное использование естественным образом уменьшают затраты. «Утилизация ракеты — лучший способ напрямую снизить затраты на запуск. Раньше запуск ракет был одноразовым использованием, что было так же расточительно, как «взять одноразовый самолет». Когда ракета переработана, она может взлететь и приземлиться. в несколько раз, как самолет. Распределяйте затраты все тоньше и тоньше», — сказал Бай Голун, член Китайской ассоциации аэрокосмической науки и технологий и популярный блоггер по аэрокосмической науке.

Во-вторых, ракета подлежит вторичной переработке, а это значит, что частота запусков увеличилась, что является надеждой на расширение промышленности. Традиционные запуски ракет должны предусматривать как минимум двухмесячный период подготовки, и необходимо внимательно следить за временным окном, чтобы «увидеть погоду». «Ракеты, подлежащие вторичной переработке, отличаются. Их можно запускать снова после простого ремонта и обслуживания. Существенное улучшение использования ракет, частоты запусков и гибкости запуска значительно улучшит возможность быстрого выхода в космос, а также крупномасштабные исследования и разработки космоса. Возможно», — сказал Хо Лян, основатель Deep Blue Aerospace.

Кроме того, модернизация мощностей перерабатываемых ракет поможет улучшить общее качество освоения космоса. «В настоящее время крупномасштабная сеть созвездий особенно требует мощных, недорогих и высокочастотных запусков ракет. Крупномасштабные ракеты многоразового использования могут поддержать стратегию разработки интернет-созвездий моей страны, генерального директора отдела исследований и разработок космических ракет Blue Arrow». - сказал президент командира Zhuque-3 Дай Чжэн.

Насколько сложно восстановить ракету?

Дорожная карта краткая и понятная, но воплотить чертежи в жизнь крайне сложно.

Традиционная ракета состоит из двух ступеней: одной внизу и двух вверху. Под нынешним восстановлением ракеты понимается процесс, при котором первая и вторая ступени разделяются, когда ракета летит на высоту более 100 километров, вторая ступень выходит на заданную орбиту, а первая ступень, которая может только самоуничтожиться, возвращается обратно. на стартовую площадку. Короче говоря, «восстановление» ракеты на данный момент означает «возвращение домой» первой ступени.

Его «возвращение домой» условно делится на три этапа. Первый шаг — отделить корпус стрелы и отрегулировать положение. После зажигания и запуска ракета поднимается на высоту более 100 километров, двигатель первой ступени глушится, а вторая ступень отделяется от первой. Чтобы вернуться на землю на первом уровне, вам необходимо сначала «развернуться», то есть скорректировать свое отношение. Второй шаг – замедлиться. После разворота ракета вступает в процесс возврата, и скорость очень высокая. В это время нужно второй раз завести двигатель, чтобы замедлить скорость. Третий этап – приземление и зависание. Поскольку идеальное положение для возвращения ракеты в исходное положение – хвост вниз, а голова вверх, двигатель необходимо завести третий раз, чтобы откорректировать положение и дать ракете. обратная тяга, чтобы он мог приземлиться при приземлении. Ускорение и скорость одновременно падают до 0.

Почему ракете сложнее «прийти домой», чем запустить ракету?

Самое сложное – «точно вернуться». «Во время спуска ракеты, по мере изменения расхода топлива и скорости, ей необходимо выдавать тягу разной величины, чтобы обеспечить ее плавное торможение. Это требует от ракетного двигателя точной и динамичной регулировки тяги и наличия функции многократных запусков. Дунфан. Хуан Шуай, главный конструктор ракеты Gravity 2 космической компании, подчеркнул, что необходимо использовать точный алгоритм, чтобы обеспечить тщательное наведение ракеты для плавного возвращения домой.

«Освоиться» тоже непросто. Во время возврата ракеты положение спуска и угол приземления должны контролироваться с высокой точностью. Если угол приземления выбран неправильно, ракета может перевернуться, что приведет к утечке топлива и взрыву. Эта трудность подобна броску палочек в бутылку, не говоря уже о том, что это гигантская «палочка» со скоростью падения более 1000 метров в секунду. Фактически, даже если перед приземлением будет достигнуто эффективное замедление, необходимо учитывать огромную инерцию, создаваемую ракетой массой в десятки тонн. Знаете, в ракете очень много прецизионных электронных компонентов. Чтобы эти «сокровища» можно было использовать снова, необходимо заполнить их буферное значение навыка.


21 июля ракета Nebula-1, независимо разработанная Deep Blue Aerospace, завершила имитационные летные испытания по восстановлению на большой высоте.

Еще одна трудность — «длительное использование». Чжэн Цзэ, заместитель генерального директора Deep Blue Aerospace, заявил, что для того, чтобы перерабатываемые ракеты выдержали испытание многократного повторного использования и повторного входа в атмосферу, им необходимо использовать новые композиционные материалы с высокой прочностью, устойчивостью к высоким температурам и ультра- легкий вес, позволяющий преодолеть ряд проблем с материалами. Требования к надежности таких компонентов, как двигатели, особенно высоки. Кроме того, многоразовые ракеты должны содержаться в хорошем состоянии. Простой осмотр и обслуживание после переработки могут соответствовать требованиям для повторного запуска. В этой области также существует множество технических пробелов в оценке и тестировании, которые необходимо заполнить.

Исследование никогда не прекращается

Что еще нужно сделать, чтобы китайские ракеты «ушли и вернулись»?

«С одной стороны, нам необходимо оптимизировать процесс управления и одобрения запусков ракет и сбалансировать безопасность и эффективность. С другой стороны, нам необходимо построить больше стартовых площадок и стартовых станций, включая наземные и морские восстановительные стартовые платформы, чтобы адаптироваться. В связи с потребностями в более частых запусках Бай Гуолун сказал, что создание среды, в которой технологии быстро совершенствуются, а процессы и затраты постоянно оптимизируются, ожидается, что этот путь восхождения станет более гладким.

Восстановление ракеты затруднено, но уверенность космонавтов не уменьшается. Конверт выставлен в библиотеке Цянь Сюэсэня Шанхайского университета Цзяо Тонг. В 1941 году, когда Цянь Сюэсэнь завершал свою знаменитую статью «Выпучивание цилиндрических оболочек при осевом сжатии», он написал красной ручкой «Окончательный результат» на конверте, содержащем рукопись. Когда он отложил ручку, он внезапно понял, что «Окончательный» также означает «конец»: «Как может закончиться стремление к истине?» Цянь Сюэсень взял конверт и написал черной ручкой «Ничто не является окончательным».

Хуан Шуай сказал: «Наши исследования в области технологий восстановления ракет также никогда не закончатся».

Оригинальное название: «Сколько шагов нужно, чтобы доставить «Рокетс» домой»? 》

Репортер Banyuetan: Чжан Маньзи / Редактор: Фань Чжунсю

Редактор: Чжан Цзицин/Корректор: Цинь Дайсинь