英雄远征手机版:研制LEO运力达300吨级的载人远征月球与火星海射巨型火箭的设想方案

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  研制LEO运力达300吨级的载人远征月球与火星海射巨型火箭的设想方案

  长话短说,使用钢铁来研制这一款巨型火箭的箭体,以大幅度降低生产制造成本英雄远征手机版

  第一节,箭体研制英雄远征手机版

  第一级,并联使用11台(或者13台)推力达900吨的F1A改进型巨型煤油机英雄远征手机版

  合计起飞推力11*900=9900吨英雄远征手机版

  第一级箭体直径18米,长度85米左右,使用钢铁来研制英雄远征手机版

  第二级,并联使用4台(或者7台)推力900吨的F1A高空版煤油发动机来研制英雄远征手机版

  合计推力4*900=3600吨英雄远征手机版

  第二级箭体直径也是18米,长度65米左右,也使用钢铁来研制英雄远征手机版

  第三级(上面级),直径13米,并联5台推力达130吨的J2X氢氧发动机英雄远征手机版

  合计推力5*130=650吨英雄远征手机版

  第三级由于是上面级,对结构重量高度敏感,因此使用铝合金来研制,直径也只有13米,长度则只有55米左右英雄远征手机版。而且第三级与载荷均采用阿特拉斯五火箭式的超长整流罩,即使用18米直径的整流罩将第三级与载荷全部包裹起来。整个第三级与整流罩总长度合计95米左右。

  整个火箭长度合计为85米+65米+95米=245米英雄远征手机版

  长径比为13点6英雄远征手机版

  长径比之所以选择这么小,整个火箭外观极为“粗壮”,核心原因就是必须按照潜射弹道导弹的外形来设计,海水中发射的火箭都无法做得太细长英雄远征手机版

  整个第一级、第二级、第三级与载荷总重量在8300吨以上英雄远征手机版。发射时就完全相当于将一艘弹道导弹核潜艇直接从海里发射入宇宙星空,景象将极其壮观,辉煌震撼亘古未见。

  第二节,捆绑固体燃料助推器英雄远征手机版

  高凉陈君设想的这一款半潜式巨型钢铁液氧煤油火箭的发射方式是这样的:

  在陆上制造工厂生产装配好后,装上大船运到远海,不用建设陆上发射场,同时又保证发射失败时拥有足够的安全距离英雄远征手机版。捆绑好固体助推器(8枚或者12枚),加注好燃料后投放入海中。开始发射时F1A液氧煤油发动机不工作,先点燃固体燃料助推器将巨型火箭从海中推出海面,就象发射潜射弹道导弹那样(推出海面一百多米、几百米或者几公里)。之后芯级液氧煤油发动机在空中点火,之后抛弃固体燃料助推器进入稳定飞行状态。在整个发射过程中,液氧煤油发动机在海里时候是不点火工作的,但固体燃料助推器却在海里就点火工作,以将巨型火箭推出海面。只有巨型火箭脱离海面之后,F1A液氧煤油发动机才开始点火工作,这将能够免去很多技术上的大麻烦。如果采用这一海边制造与半潜式海中发射方式,未来人类生产出起飞质量达10万吨,LEO运载能力达2000吨以上的超级化学能推进火箭都没有任何不可克服的运输与发射困难。这种级别的超级海射火箭必将成为人类远征火星、小行星带乃至木星系、土星系的核心交通工具。而9万吨液氧煤油才值多少。因此这一款巨型火箭必须捆绑8枚(或者10枚)推力达1600吨的固体燃料助推器(航天飞机SRB改进而来),合计8*1600=12800吨。但这8枚巨型SRB的工作时间将要比发射航天飞机时要小得多,二、三十秒就足够(视主芯级煤油发动机空中点火的高度而定),只要成功将巨型火箭推出海面几百米(或者几千米)就可以了。

  第三节,制造、运输与发射英雄远征手机版

  在海边建设巨型火箭生产工厂,就象生产核潜艇那样生产巨型火箭与巨型载人飞船英雄远征手机版。因为总重达300吨的巨型行星际载人飞船实际上就等同于一艘小型常规潜艇。运输与发射则使用大型半潜式运输船,重达15万吨以上,能够快速完成巨型火箭燃料的加注、火箭的检测与投放入海工作。遥测观察则由“远望”号之类海上观测船进行。象中国的广东省与海南省沿岸的深海地带(海深400米左右),美国的佛罗里达州沿岸深海地带就可以就近作为海上发射场地,后勤保障也非常方便。甚至完全可以在广州与迈阿密之类沿海大城市直接设厂制造,就近运入海中发射。

  总结,“半潜式”海射超级钢铁火箭必将成为人类殖民远征月球、火星、小行星带(乃至木星系、土星系)的核心基石英雄远征手机版

  半潜式发射,顾名思义就是注满燃料火箭投入海中后,巨型火箭的整流罩以上部分还是浮出水面的(浮力不够可以加装气袋)英雄远征手机版。就象半空的啤酒瓶投入水中那样。巨型火箭海上发射本身并没有象潜射弹道导弹那样必须经过完整的水中飞行,再出海发射的过程。而使用固体燃料助推器(如果捆绑高压气瓶也有能力将整个巨型火箭彻底推出海面也行,但由于巨型火箭总质量高达9000吨以上,高压气瓶恐怕难以实现)最重要的目的就是要将整个巨型火箭成功彻底推出海面。紧接着巨型火箭主芯级的F1A煤油发动机凌空点火,之后的发射流程就与陆上发射完全一样(参考美国的三叉戟D5潜射弹道导弹的发射过程)。高凉陈君这一设想完全是有感海龙火箭挤压式发动机效率太低,而F1A巨型煤油机直接在海中点火技术难度与风险又太大,因此设想通过捆绑固体燃料助推器(或者高压气瓶)来完成巨型火箭的出水过程。如果巨型火箭的这一半潜式发射方式被证明完全可行,那么研制起飞质量10000吨的巨型火箭(一艘提康得罗加核巡洋舰的重量)与研制起飞质量100000吨的巨型火箭(一艘尼米兹核动力航空母舰的重量)在生产、运输与发射上的技术都是完全相通的。但如果要在陆上运输与发射10万吨级别的超级火箭,难度就完全无法想象。因此半潜式巨型火箭研制成功的核心关键就在于如何成功实现“安全出水”问题上。到底是使用固体燃料助推器还是使用高压气瓶来实现,甚至就是让主芯级发动机直接就在海里点火起飞,都还必须进行深入的研究、论证与模拟。半潜式海射火箭最大的优势就是运输、制造与发射都极为方便,因此能够做得“很大”。起飞质量达10万吨、LEO运载能力高达2000吨的超级巨型火箭也可以很容易就生产出来。而采用捆绑固体燃料助推器,先将巨型火箭“推出”海面,之后再让液氧煤油主发动机在空中点火发射,这在目前的技术层面上也完全能够实现。这种发射方式与“海龙”火箭相比也更容易简单。毕竟脆弱的F1A巨型煤油发动机如果必须在海水里直接点火工作,技术风险与难度也非常之大。但如果采用固体燃料助推器先将巨型火箭推出海面,之后煤油发动机再在空中点火工作,那么在技术上实现的难度就要小太多。展望未来,土星五、SLS火箭之类陆射重型火箭将很快就要走到历史的尽头。由其是组织进行一次载人火星飞行,使用LEO运力只有130吨的SLS陆上火箭要7枚之多,组织发射难度之大可想而知。

  海射巨型火箭持续“做大”与运输都要容易得多(陆射巨型火箭要再“做大”,生产与运输可就困难太多了)英雄远征手机版。而且拥有足够“安全范围”的陆上发射场也非常难找,但在海上则完全不存在这一困难,在发射时随便“圈”一块海域就可以。因此如果改为使用海射LEO运载能力300吨以上的巨型火箭,一次火星载人飞行2枚火箭就完全足够。而且还可以在同一天、同一片海域、甚至同一时间段内一齐“编队发射”,进入太空后迅速对接。之后就可以踏上前往火星、小行星乃至木星系与土星系的漫长行星际旅行征途了。

  2015-8-1

  后记英雄远征手机版

  有朋友来电询问,说到龙乐豪院士在香港提出的2021版长征九号火箭构型方案非常象我在早期阶段曾经提出的一款巨型火箭的构型设想,也是典型具备可回收与及可重复使用能力的的大光杆巨型火箭设计方案英雄远征手机版。我说这只能是历史的巧合吧(当然也可以说是英雄所见略同)。只是我当年设想的这款火箭是基于美国人的F1A与及J2X发动机来研制的,而今天龙乐豪院士提出的中国2021版长征九号火箭则是基于全新研制的360吨级大单室煤油发动机与及100吨级氢氧发动机来研制。当年我之所以考虑要使用海上发射的方案,主要是考虑到这一款火箭实在太过巨大,起飞质量接近1万吨,在陆地上将难以找到安全的发射场,因此只能也走美国当年海龙火箭的海上发射解决方案。

  无论如何,高凉陈君当年所提出的这一款超级巨型火箭设想方案的确对今天的历史造成了一定程度上的影响与启示,特写此文以示回忆英雄远征手机版

  陈天(高凉陈君)

  2021/7/6

标签: 力达 星海 远征 吨级 载人

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