什么俄国火箭发动机这么厉害?

牛的不是俄罗斯,是前苏联。RD-170系列火箭发动机,是目前液氧煤油火箭发动机的最高水准。当年前苏联在登月的N-1火箭接连失败,输掉太空竞赛后,痛定思痛,投入巨资研发RD-170系列火箭发动机,这个发动机完全可以用神器来形容。RD-170火箭发动机,一台发动机2个预燃室4个喷管而美国在搞完阿波罗登月的土星5号火箭的F1液氧煤油火箭发动机之后,认为液氧煤油火箭发动机已经没有什么潜力,转攻攻液氢液氧火箭和固体燃料火箭,万万没想到苏联人居然可以在在液氧煤油火箭领域可以玩出新花样,做到如此之强的地步。

RD-170火箭发动机与F1火箭发动机对比。实际上美国人在氢氧火箭发动机和固体燃料火箭发动机领域是远领先于俄罗斯的。但是固体燃料火箭发动机比冲较低,不利于做大型火箭发动机。而液氢比重小,占用结构体积太多,而且火箭的泵机速率氢泵要比氧泵快8倍,难以协调。而更重要的是缺点是,不管是固体燃料还是液氢的价格都很贵,液氢价格是煤油的将近20倍,而且因为液氢是非常危险的易爆品,发动机整体可靠性要求高。

所以尽管美国有氢氧火箭发动机最牛逼的神器SSME,但是价格昂贵,不算燃料,每台发动机造价高达5500万美元。美国人搞SSME这种是给可回收的航天飞机用的,要是像德尔塔火箭这种打法,NASA会破产的。而毛子的RD-170之所以能取得如此突破,其一是增加燃烧室压力。美国认为液氧煤油燃料燃烧室压力过大的,容易出现烧结现象,进而导致事故,所以把燃烧室压力限制在7MPa。

但是毛子经过研究发现,如果在煤油提炼技术上下功夫,降低煤油的含硫量,可以大大减少烧结现象发生,所以RD-170燃烧室压力可以达到F1的4倍多。而最大创新就是应用的高压补燃技术,即使增加燃烧室压力,所能参加燃烧的液氧煤油依旧有限。而毛子相出高压补燃技术,即在燃烧室内加注过量的氧气,产出的燃气中依然含有大量的氧气,然后再喷管中层层加注补充燃料继续燃烧,从而增大推力。

不要小看这一技术,这需要对于火焰控制以及燃料加注有非常高的造诣才能实现,苏联是进行艰苦卓越的研究才攻克。RD-170火箭发动机最初是给暴风雪号航天飞机的能源号火箭用的正是依靠这技术,RD-170的比冲值可以比美国自认为极限的F1火箭依旧高出11%,从而性价比非常突出。所以,在苏联解体后,美国才会对这个火箭如此感兴趣,出资赞助了适合美国型号的改型RD-180(单预燃室双喷管),还同意该发动机生产线放在俄罗斯,美国只买成品这样“不平等协议”,只为获得这一神器,将其应用在ATLAS火箭上,降低发射成本。

为什么火箭可以竖直发射而不会歪掉?

看似简单的垂直发射问题在现在的航天工程也是一大重要环节,如果火箭的发动机只提供动力能源,那么火箭是100%会翻车的,因为火箭肯定会遇到水平方向的气流,只需要一个轻微的风力就会使火箭在竖直方向产生倾角,发动机的推力就会在水平方向产生分力,火箭就会立刻倾倒爆炸,在航空史上也是曾有这样的事发生。火箭能够垂直发射主要有两方面原因,第一是陀螺仪,陀螺在高速转动的时候由于其自身对称自旋稳定的特点,被用来装置在火箭顶部调控火箭升空阶段的姿态问题,通常连接传感器的陀螺仪会安置在姿态控制仓,在陀螺仪底部是一个水平的基座,火箭升空阶段如果歪了,那么基座和陀螺仪之间会产生一个倾斜角度,传感器会将各种倾斜的角度转化成不同相位的电位差,然后通过电脑来改变火箭在不同方向的推力来实现垂直发射,陀螺仪在这里相当于是感知火箭是否垂直的一个工具,而真正能够调控的装置是矢量发动机。

矢量代表着有大小和方向,矢量发动机和传统发动机主要的区别就在于,发动机底部的几个喷口可以旋转调节方向,并且几个喷口的推力可以单独调节,在不同方向上产生不同的推力。如果火箭升空出现了倾斜,那么姿态控制系统中的陀螺仪就会立刻发出指令给矢量发动机,如果火箭轻微向左倾斜,矢量发动机的喷口就会在左边产生更大的推力,持续将火箭扶直,这种敏感的调控几乎是在瞬间完成的,在火箭的整个升空阶段不断调整,所以真实的火箭升空并不是垂直向上的,而是在水平方向有漂移。

为什么卫星轨道的运行方向和地球自转方向一致?

首先,可以说绝大多数发射的卫星和地球自转方向相同。可是他们并不需要和地球的自转方向相同,那么为什么呢?下面我就说一说我的看法:1,据我所知,随着我们人类的科学技术的不断发展,每一年都有很多卫星发射,为什么发射的卫星,总是顺着绕地球自转的方向旋转,而不逆行绕着地球旋转,重要的是卫星绕地球的速度而不是相对于地面的速度,也就是说与地球的自转无关。

我国为什么要搞载人航天工程,它能为国家带来什么好处?

很多对人类文明发展进程缺乏了解的国内外民众,对于耗资巨大的太空探索活动,都提出过类似疑问:那么多的钱花在虚无缥缈的太空项目上,不是浪费吗?为什么不用于改善民生?其实人类发展史就是科学探索的进步史。自人类文明诞生以来,围绕宇宙的科学探索从来没有停止过,由此获得的科学认知,也深刻改变着人类的生活方式和精神世界,并激励着人类一直行走在揭开宇宙神秘面纱的征程上。

古人凭目测和冥想获得的关于宇宙的认识是狭隘的,蒙昧的。现代人类科技实现飞跃,人类可以上天,可以派遣探测器去往无垠的宇宙深处,直观地认识宇宙的形态和星球世界,既矫正了人类的宇宙观,也形成了新的无限探索的可能。我国自发射东方红一号卫星起,科学探索宇宙、充分利用宇宙空间发展科学技术生产力,成为我们的追求。发展到今天,我们已实现月球取样返回、火星着陆巡视探测、空间站建设,未来还要建设地月经济带、太空电站等等。

太空科技发展的每一步,都给人类生产、生活带来巨大变化。比如互联网、手机等信息科技产品,彻底拉近了人与人的时空距离。探索宇宙需要巨额投入,但人类从中获得的科技、经济回报是百倍,千倍……乃至无法估价的。科学探索,永无止境,是人类文明发展的共同使命。我国太空探索虽然取得了巨大进步,但仍然落后世界航天强国,需要我们举国努力,不断提高科学探索水平,提高国家综合竞争力,进一步改善提高人民的物质和精神生活水平。

可控核聚变能用在火箭上吗?能否帮助我们人类登上火星?

现阶段人类使用的火箭主要都是靠化学燃料在发生化学反应的情况下产生的能量推进的,虽然这种推进方式已经帮助人类发射了许许多多的航天器,但因为化学火箭发动机的比冲力其实很低,需要长时间的不断加速才能达到理想速度,因此科学家们认为这种推进方式还是比较原始的,随着科学技术的进步,火箭推进方式必将迎来大变革。而据《南方都市报》等媒体转载美媒的报道,美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)的法蒂玛·易卜拉希米博士发明了一种新型核聚变火箭,最快速度是传统推进方式速度的10倍。

这意味着一个革新性的火箭推进方式已经出现,或能在未来掀起火箭技术的革新潮流。易卜拉希米博士发明的方法是在火箭中制造类似于托卡马克装置中束缚等离子体的高温磁场,但目前火箭中需要安装的该装置并不大,它也不需要产生上亿摄氏度的极端高温,它制造的磁场只需要将从液氢储箱中喷出的氢元素物质加热到2840℃,使之形成活跃性较高的氢离子,再经过某一过程后从火箭推进器中射出就可以了。

虽然核聚变动力火箭的概念早有人提出,但易卜拉希米博士的方法仍然有所创新,他发明的推进方式是通过喷射等离子体粒子和质子为主的磁性气泡来产生运动,而其他核聚变动力推进器都没有采用质子,而且她的方法只需要改变磁场的强度可以增加或减少推力,从而更好地在太空中进行操纵。这种等离子体射出的速度很高,从太阳表面射出的氢离子速度可达每秒600~1200公里,这种新型火箭推进器的速度也可达每秒数百公里,由其推进的飞行器速度可比目前使用的火箭的速度快10倍。

这是一个了不起的技术,首先它将使得人类发射航天器更加容易,也能帮助人们将航天器推向更远的距离上,航天器的飞行速度也可以更快,比如如今我们人类发射火箭前往火星需要长达7个月的时间,而如果使用这种新技术,那么3~4个星期就可以从地球到达火星了,最多也不超过一个月,这无疑将大大加速人类对其他星球的探索和开发速度。

如果火箭以一个固定的速度始终垂直地球往上飞,能不能飞出地球呢,为什么?

承邀,目前世界上各国所有的宇宙航天器的飞行速度都没有超过秒速十一公里以上,都脱离不了地球吸引力的范围。不可能有直飞的可能,只能在地心吸引力的范围内,围绕地球而运转飞行。当代火箭飞行的速度,都没有超过秒速八公里。你提的问题,我认为,当今是不可能的。但航天科学是不断发展的,或许若干年后,人类可能在航天科学上有一个突飞猛进的年代。


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