2009-11-2 來(lái)源:中國(guó)聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞：戰(zhàn)神5號(hào) 復(fù)合材料整流罩
“戰(zhàn)神”5構(gòu)想圖
美國(guó)航空航天局（NASA）近日公布了將用于登月任務(wù)的“戰(zhàn)神”5重型火箭的新設(shè)計(jì)方案。修改設(shè)計(jì)后，“戰(zhàn)神”5的芯級(jí)氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)從5臺(tái)增加到6臺(tái)，捆綁助推器從5段式加大到5.5段式，火箭高度增加了6米，達(dá)到106米，運(yùn)載能力有所增大。以下是該型火箭的最新介紹。
“戰(zhàn)神”5火箭是美國(guó)下一代航天運(yùn)輸系統(tǒng)中的重型貨運(yùn)火箭，目前正在進(jìn)行硬件設(shè)備、推進(jìn)系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)的規(guī)劃和初步設(shè)計(jì)。它將作為NASA安全而可靠地向太空運(yùn)送大型設(shè)備的主力火箭，所運(yùn)送的貨物既包括建造月球基地所需的登月飛船和物資，也包括擴(kuò)大人類在地球軌道以外的活動(dòng)范圍所需的食品、水和其它物品。在NASA的探測(cè)任務(wù)目標(biāo)下，“戰(zhàn)神”5是正在“星座”計(jì)劃下研制、將用于把人員送到月球乃至火星和太陽(yáng)系中更遠(yuǎn)的地方的高效費(fèi)比航天運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。
“戰(zhàn)神”5的研制工作涉及NASA各中心和全美各地承包機(jī)構(gòu)的多支硬件和推進(jìn)組件研制隊(duì)伍，由設(shè)在NASA馬歇爾航天飛行中心的戰(zhàn)神項(xiàng)目辦公室牽頭領(lǐng)導(dǎo)。這些隊(duì)伍依靠NASA近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)在航天飛行方面積累的經(jīng)驗(yàn)以及航空航天技術(shù)所取得的進(jìn)步。它們正在共同研制新的火箭設(shè)備和飛行系統(tǒng)，并使來(lái)自大型“土星”火箭及航天飛機(jī)推進(jìn)組件的各項(xiàng)技術(shù)變得更加成熟。
“戰(zhàn)神”5是一種垂直吊裝的兩級(jí)重型火箭，能把近188噸的貨物送入低地軌道。在與“戰(zhàn)神”1載人火箭配合共同把有效載荷先送入地球軌道的情況下，“戰(zhàn)神”5可把近71噸的貨物送往月球。向地球軌道發(fā)射時(shí)，“戰(zhàn)神”5的第一級(jí)依靠的是兩臺(tái)5.5段式可重復(fù)使用固體火箭助推器。這兩臺(tái)助推器由航天飛機(jī)的固體火箭助推器衍生而來(lái)，與作為“戰(zhàn)神”1載人火箭第一級(jí)的單臺(tái)助推器類似。由于可用同樣的設(shè)施來(lái)制造，硬件設(shè)備的這種通用性將提高運(yùn)行使用的效費(fèi)比。
“戰(zhàn)神”5火箭的兩臺(tái)可復(fù)用固體火箭助推器將安裝在稱為“芯級(jí)”的單臺(tái)液體燃料核心助推器兩側(cè)。該芯級(jí)的貯箱是由“土星”5火箭衍生而來(lái)的，用于向成組安裝的6臺(tái)RS-68B火箭發(fā)動(dòng)機(jī)輸送液氧和液氫推進(jìn)劑。RS-68B是目前用在德爾它4火箭上的RS-68發(fā)動(dòng)機(jī)的升級(jí)型號(hào)。RS-68是由美國(guó)空軍出資在上世紀(jì)90年代為其“漸進(jìn)一次性運(yùn)載器”計(jì)劃以及商業(yè)發(fā)射使用而研制的。上述這些推進(jìn)組件構(gòu)成了“戰(zhàn)神”5的第一級(jí)。
芯級(jí)上方為級(jí)間筒段，包括級(jí)間分離發(fā)動(dòng)機(jī)。級(jí)間段用于把芯級(jí)和“戰(zhàn)神”5的離地級(jí)（上面級(jí)）連接到一起。離地級(jí)采用J-2X主發(fā)動(dòng)機(jī)。J-2X也采用液氧和液氫推進(jìn)劑，是由歷史上兩種型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)改型而來(lái)的。這兩種型號(hào)一是用于將“土星”1B和“土星”5火箭推往月球的J-2上面級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)，二是上世紀(jì)70年代初開展研制和試驗(yàn)的J-2發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化型號(hào)J-2S。離地級(jí)上方安裝復(fù)合材料整流罩，用于保護(hù)“牽牛星”登月艙。登月艙由下降級(jí)和上升級(jí)組成，其中下降級(jí)用于把宇航員送到月面上，而上升級(jí)則用于把宇航員送回月球軌道，在那里同“奧利安”載人飛船會(huì)合，以返回地球。
發(fā)射過(guò)程中，可復(fù)用固體火箭助推器和芯級(jí)推進(jìn)系統(tǒng)將把火箭帶入低地軌道。與用完了的芯級(jí)分離后，離地級(jí)的J-2X發(fā)動(dòng)機(jī)將開始工作，把火箭送入一條圓形軌道。離地級(jí)的整流罩將分離，以準(zhǔn)備登月艙與“奧利安”飛船的交會(huì)對(duì)接。乘有4名宇航員的“奧利安”飛船由“戰(zhàn)神”1火箭單獨(dú)發(fā)射，然后與已入軌的離地級(jí)及其登月艙有效載荷對(duì)接。對(duì)接后，離地級(jí)會(huì)再次讓J-2X發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火工作，以獲得掙脫地球引力束縛所需的逃逸速度。對(duì)接后的組合體由此將開始飛往月球的征程。
離地級(jí)在將“奧利安”飛船和“牽牛星”登月艙的組合體送上奔月的路線后將被拋掉。進(jìn)入月球軌道后，宇航員將迅速轉(zhuǎn)入登月艙，然后落向月面�！皧W利安”飛船將留在月球軌道上，直到宇航員乘登月艙的上升級(jí)離開月面后與其交會(huì)對(duì)接，然后開始返回地球。
“戰(zhàn)神”5在向地球軌道或地月轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)送重型探測(cè)、科學(xué)和商業(yè)有效載荷方面也具有無(wú)可匹敵的能力。這種能力還將使NASA能在未來(lái)適時(shí)地對(duì)比月球更遠(yuǎn)的地方開展載人探測(cè)。
“戰(zhàn)神”5火箭的首次試飛計(jì)劃在2018年前后進(jìn)行，而首次執(zhí)行載人登月任務(wù)的時(shí)間則定在2020年前后�；鸺目蓮�(fù)用固體火箭助推器主承包商為ATK發(fā)射系統(tǒng)公司，J-2X上面級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)和RS-68B芯級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)主承包商為普惠洛克達(dá)因公司。
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