动力不够“助推器凑”,印度“超重”不锈钢火箭,载人航天行吗?

招新聊国际 2023-02-19 00:20:16

2021年,印度在阿联酋国际宇航大会上,高调公布了自己GSLV系列中,最新的马克三型火箭。大家惊讶的发现,这款火箭竟然加上了保证宇航员安全的逃逸塔。此信号表明,印度在“载人航天”这一目标上,恐怕是要来真的了。

然而,印度政府对于载人航天的雄心壮志,国民却纷纷显得并不买账。毕竟印度政府所许下的承诺,很多时候都会以一种令人哭笑不得的办法来处理。

比如说,先前印度发誓,要把自己的国产火箭给搞上去,以证明印度的航天技术达到了世界领先水平。结果印度的火箭确实是上了天,可他们用的火箭材质却是不锈钢的,怎么看都跟其他大国用的“复合纤维材料”差距甚远。

如此粗糙的技术,真的能保证把宇航员送上太空吗?光凭这点,印度民众对此就相当不抱希望了。但他们不知道的是,印度的载人飞行事业发展不起来,确实是因为印度航天存在着大大小小的问题。可跟这些问题比起来,“不锈钢火箭”已经算是无伤大雅的小事了。

今天我们就来和大家聊一聊,印度的火箭都有哪些不靠谱之处,以至于让他们的载人航天梦迟迟无法实现?印度的航天技术,又究竟是一个什么样的水平呢?

提起印度的工业,想必很多朋友都是一声叹息。毕竟这么多年以来,印度在军工方面闹出的新闻,足以编成一本砖头一样厚的“字典”了。

然而,出乎很多人意料的是,在航天方面,印度的表现其实要好得多。全球航天六大巨头,美欧中俄印日,印度在里面绝对不算凑数的那个,还真是有点东西的。

从上世纪六七十年代开始,印度就在苏联的帮助下,踏上了自己的航天之路,陆续发射了多颗卫星。在2004年,印度放下狠话,要搞出自己的载人航天事业。可二十年都快过去了,这个承诺也迟迟不见成功的迹象,光是在最基础的“发射火箭”这一块,都能让人找出一堆可圈可点的问题来。

简单来说,载人航天跟发射卫星,完全是两码事。因为载人航天有一个最重要、最困难的攻关任务,那就是保护航天员的生命安全。

比如逃逸塔系统、太空服、返回舱等等,这些都是需要从头搞出来的。所以说,印度的载人航天事业,需要“在现有经验上进行大胆的探索”。

而印度在研究了一番之后发现,载人航天需要加装的设备实在不少,如果全都置办上的话,那他们之前火箭的推力就不够了,得继续把推力给堆上去。而在那时,想要加推力,最好的办法就是使用液体火箭发动机。

“液推”和“固推”,属于火箭推力方面的两大类型。液体燃料的燃烧时间比固体燃料长久,而且方便调整推力,很多比较先进的火箭,都在使用液体火箭发动机。

当然,固体燃料也有自己的优势,当今航天工程中,这两种燃料都有使用,不存在谁先进谁落后的说法。只是载人飞行需要各种设备,负重很大,需要更大的推力,在这种情况下,液推应当是一个很不错的选择。

然而,印度方面对于液体火箭发动机的态度,却表现得有点冷淡。他们虽然也在做一些液推发动机的研究,但更希望依靠固推,将火箭送上去。

原因有二,一来,液体燃料也有劣势,那就是液体有毒不易保存,只能在发射前加注,发射准备时间比较长,这些对于发射场地是有着很高的要求的。

可印度在这一块的底子不是很好,因为印度向来是为了发射卫星而设计一款火箭,而不是要设计一个火箭平台用来发射卫星。所以印度的发射场地的硬件有点跟不上。

二来,印度最开始是通过购买美国的探空火箭,开始熟悉火箭技术的,因为这种火箭都是固体燃料,所以印度一直都是更擅长使用固体火箭发动机,算是路径依赖了。贸然换个别的,印度实在是有点适应不过来。

当然,随着固推技术的屡屡碰壁,印度也尝试过转变思路,或多或少的尝试一下液推技术。比如印度的马克二型运载火箭,虽然其作为“火车头”的芯级火箭,使用的是固体燃料,但是在助推器这一块,还是用上了液体燃料。

可是,2021年,印度的马克二型运载火箭搭载最新的气象卫星,发射升空了仅仅不到五分钟,就突然起火爆炸坠毁。最尴尬的是,印度对于这次火箭发射任务看得很重,为此还开了全网直播。一时间,荧幕前的所有人目瞪口呆。

事后排查原因时,大家发现,事故是因为第三级助推器没有按时点火,导致飞机失去动力,从而坠毁。而这个第三级助推器,就使用了印度国产的CE7.5级液体发动机。

光是一个助推器发动机,都如此不靠谱,这自然是标志着,印度在液推这一块的研究,实在是还有很长的路要走。在液推技术大成之前,该用固推还是得用。

但问题是,固体燃料的推力归根结底,就是比液体燃料小,不管印度在这一块的造诣有多么深厚,也弥补不了这种质的差距。但印度航天的想法很朴实,量变多了就引起质变了,固体燃料不行,那我们就使劲堆,总能把推力堆出来。

然而这样一来,很多人就疑惑了,按理说,火箭本体肯定是越轻越好,这样才能用更少的燃料运输更多的设备。印度出于自己的技术考虑,堆了那么多固体燃料,这火箭已经很重了,那为什么又要在火箭外壳,使用直径2.9米的马氏体不锈钢呢?这不就成了重上加重了吗。

在这方面,印度也确实没啥办法。虽然轻质的复合纤维材料,的确是制造火箭外壳的上佳优选,但是符合火箭发射条件的材料也相当不好造,即使是大国,都得保证把这些好钢都用到刀刃上。

而对于一些任务不是很重,材料不需要那么好的火箭,不锈钢还真是个不错的选择。它不但完全可以承受820 - 870°C的高温,还能在 -160°C 的低温下也可以保持足够的延展性和强度。

最重要的是,不锈钢非常便宜。这些对于技术受限,而且经费也有点寒酸的印度航天来说,实在是很难找到拒绝的理由。

于是,在这种思维的影响下,印度开始着手研发新一代的运载火箭,推出了GSLV系列火箭。

如今,GSLV火箭已经更迭三代,推力一代比一代大,其中马克三型技术颇为进步,它破天荒的把“固芯液推”换成了“液芯固推”,可见印度在燃料方面做出的成绩。但是,它的运输效率却一点都没见长进。

马克三型火箭高44米,起飞重量640吨,然而它的地球同步转移轨道运载能力只有4吨。相比之下,印度邻居的一枚火箭运载能力能有5.5吨之重,可起飞重量不到500吨,二者的效率,实在差的有点大。

造成这个结果,一方面自然有印度坚持使用不锈钢外壳,以及仍然保留固态燃料的原因。但另一方面,就有点让人摸不着头脑了。

简单来说,一般情况下,火箭在升空时,烧尽燃料的部分应当自动被抛掉,减少火箭的配重。可是马克三型却很有个性,它的助推器在烧完后,竟然还得在火箭上停留19秒才抛掉。也就是说,在这19秒之内,火箭还得额外堆上燃料,去带着这两个沉重的“大铁块”一起飞,这就导致了马克三型火箭的运载能力急剧下降。

多年以来,人们对于马克三型火箭这个古怪的问题,一直是百思不得其解,实在想不通这两块“死重”的东西有什么好留的。不少人觉得,这可能是因为印度航空做事不精细,导致火箭出了这个不好修复的故障。

毕竟,大家对于印度工作人员的疏忽,也算是比较有印象了。因为这个马克三型运载火箭,曾在阿联酋宇航大会第一次亮相时,就出了个洋相。

简单来说,在展会现场,人们惊奇的发现,马克三型火箭模型的芯级,竟然只有一个发动机喷嘴,然而该火箭本来应该是有两个的,另一个单纯是工作人员忘了安装了。

在如此重要的国际场合,印度载人航天的参展工作人员竟然还会如此不认真,那马克三型火箭在发射时,如果出现什么诡异的故障,也在情理之中了。

但有一说一,助推器脱离不及时这种问题,可能还真的不怪印度航天的技术,而是要归罪于印度火箭发射基地的位置。

火箭发射基地的选址很苛刻,印度全国都找不出几处。当他们好不容易建设起了斯里哈里科塔发射场之后,印度航天发现,有时候阻碍火箭设计的干扰因素,不在国内,而在国外。

简单来说,如果从斯里哈里科塔发射场发射火箭,那么,如果火箭的助推器按时分离,脱落下来的助推器很可能会掉到斯里兰卡海域,到时候免不了一场外交纠纷。印度设计师可能正是基于这一点,才被迫顶着巨大的浪费,延迟19秒分离助推器。

从以上的情况来看,印度的火箭事业,实在是有点一言难尽,一来是被自己国内的技术水平拖了后腿,始终上不去液态燃料,二来发射场的选址也有问题。

光是发射一枚火箭,都有如此之多的毛病,实在让人担忧,如果在这种情况下,印度如果非得搞载人航天,那可真让人替宇航员捏一把汗。

说实话,放眼世界,印度航天并没有那么不堪。虽然技术略显落后,还总有一些“场外因素”的限制,但是发展十分全面,相比之下,很多发达国家甚至连航天工程的体系都没有搭建好。

而印度航天之所以在外界看来观感不佳,一来是他们的水平确实算不上头部,二来是印度航天常常制定一些没法实现的目标,宣称自己比一些航天强国还要厉害。

虽然世界上的航天强国并不算多,能有着“载人航天”能力的也就那么几个,但印度如此高调,最后却连人都送不进太空,实在是说不过去。

不过,不管怎样,印度已经正式宣布,将要在2023年下半年将宇航员送上太空。他们的豪情壮志能否实现,就留待时间的证明吧。

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