現階段想要擺脫地球引力前往太空之中,唯一可以搭載的交通工具就是火箭了,是以火箭研發一直都是各個國家非常重視的航天項目。
縱觀世界,目前各個國家所擁有的火箭型号十分龐雜,但其中大部分的火箭都是用來發射衛星的,并不能夠把人送上天,而真正能夠載人的火箭基本上也就是俄羅斯的聯盟号、美國的獵鷹9号以及大陸的長征2F,此外,大陸還有一枚正在研發之中的新一代載人運載火箭,即長征十号,預計會在2030年之前完成。為什麼世界上這麼多的火箭,能夠載人的卻隻有這麼幾枚呢?載人火箭與普通火箭到底有何差別呢?
首先就是推力。
相比普通的航天器而言,載人飛船的重量要高得多,比如大陸的神舟飛船,其重量就在8噸左右,是以能夠載人的火箭也必須要擁有足夠大的推力才能夠完成任務。其次是可靠性。對于一款火箭來說,有一個名額是非常重要的,那就是可靠性,普通火箭的可靠性要求至少大于0.9,也就是說這枚火箭每發射100次,隻允許失敗10次。是不是感覺可靠性要求不太高?
要知道,一枚火箭中的零件數量多達數萬個至十數萬個,如果這十數萬個零件之中隻有一個出現故障,對于一般的機械而言已經算是非常了不起了。
但火箭是一個極為精密的機械,哪怕十數萬個零件之中隻有一個出現故障,那麼火箭發射的成功率也會低于三分之一,也就是說這枚火箭的整體可靠性将會在0.3以下。現在再來看,0.9的可靠性要求其實一點也不低。不過這隻是普通火箭的可靠性要求,對于載人火箭來說,可靠性必須要達到0.97,也就是說每發射100次,隻允許失敗3次。
怎樣才能保證如此高的可靠性呢?
以大陸的長征2F為例,這枚火箭用到了4萬多個電子元器件,每個元器件都經過了嚴格的挑選,而且還要保證這些元器件的壽命都在600個小時以上。要知道,火箭的整個飛行過程才不過十幾分鐘,也就是說元器件的使用壽命是實際使用時長的數千倍。為了做到萬無一失,每個零部件還都做了充分的備援設計,也就是做好充足的備份,即使某個零部件真的發生了故障,也馬上會有備用的零部件補上繼續工作。
除了可靠性之外,載人火箭還有另一項要求,就是安全性,通俗一點來講就是在火箭發射失敗的情況下,航天員生命安全受到威脅的機率必須控制在0.003以下。
為了實作這一目标,就必須為載人火箭配備一套完整的逃逸救生系統。從外觀上來看,整個長征系列火箭之中就屬長征2F最為特别,它的頭部有一個尖尖的構造,這就是它的逃逸救生系統。當火箭在發射過程中出現故障,逃逸主發動機會啟動,使逃逸塔與火箭進行分離。
在分離一段時間之後,逃逸塔與火箭拉開了距離,逃逸塔上的姿控發動機會啟動,推動逃逸塔偏轉,進一步遠離火箭前往安全的區域。
在到達安全區域之後,分離發動機啟動,搭載着航天員的傳回艙會從逃逸塔下方被分離出來,在達到一定高度之後,傳回艙會打開降落傘,帶領航天員安全回到地面。正是因為有了這些充分的安全保障,長征2F才能成為一枚合格的載人運載火箭。有了長征2F,為何還要研發長征十号呢?那是為了未來載人登月做準備,除了運載能力上有所提升,長征十号還考慮了可重複實用性并應用了智能飛行等多項新技術,讓我們拭目以待吧。