注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

chunchangzai 的博客

追梦者的踪迹

 
 
 

日志

 
 
 
 

是惨败还是革新的必由之路?(附件)  

2016-09-03 20:43:22|  分类: 管理 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

美国钢铁侠火箭爆炸,使用了“回收的火箭部件” 将脸书的宏大计划一时化为泡影,那个扎伯格分外恼怒,,,,,
网友们对这次事故时褒贬不一:
一曰,不按科学方法办事必将得到惩罚;
二曰,想竞争也得讲点“道德伦理”;
三曰,哪有不付出代价的奇迹等着人类?

笔者认为三种说法都是对的!
但要综合起来看问题:
【】做科学当然要讲究科学的客观性,但科学的认识深度上的认识或成就几乎都是通过失败而获得的;
【】如果认识得越深、试验得越细,事故或失败就能避免的更多;
【】应该多做实际模拟实验,如果这次的发射不是装载实际卫星发射,而是试验性发射,这个失败就可以避免了,而且能为今后的重复使用火箭积累很多数据资料,而这次的失败可能留给失败者的数据少之又少,原因是他以为一定会成功,故此他可能没有做好这方面的准备。
【】急于求成,是科研工作的敌人!“急于求成”是不同于加速科研发展进度的另一个概念。



附件:

钢铁侠火箭为何又爆炸?它经历了什么?几个细节(图)

文章来源:  于 
打印本新闻(被阅读 8957 次)

钢铁侠的火箭再次发生爆炸,堂主知道那火箭经历了什么

图:猎鹰9火箭在点火试车时发生爆炸。

北京时间昨晚11点,发生了一件令全世界所有航天迷都扼腕叹息的事情,美国SpaceX公司的猎鹰9号火箭在发射前点火试车时爆炸,星箭俱毁。其实不仅仅是航天迷了,SpaceX公司力主航天廉价化,总裁马斯克誓言让普通人也能上天的雄心壮志,激发了包括中国民众在内的全人类航天梦。

堂主当然也不能免俗,事情发生后,发了条朋友圈,以示自己趣味高尚。那么,对于这次航天事件,背后有什么事情是我们可以了解一下的呢?

一、猎鹰9号是一款什么样的火箭?廉价、高性能、激进

廉价

首先,猎鹰9号当然是SpaceX公司所力主那样,是一款廉价火箭。它的一次发射费用约为6000万美元,这个价格已经追平以前市场上最廉价的中国长征2E、长征3B火箭,甚至略低。

而SpaceX公司还在大力发展猎鹰9号火箭的一级回收技术,即猎鹰9一次发射后,它的第一级不是直接抛弃,而是通过发动机继续工作,自己飞回陆上发射场或海上回收平台进行回收。这样,第一级多次重复利用,组装的“二手”火箭,造价自然会更便宜,届时SpaceX公司就可以真正大声地宣布对中国长征火箭确立成本优势了。

技术上说,猎鹰9是一款二级火箭,为什么它只回收第一级呢?因为第一级分离的高度是80公里左右,这还在大气层内,箭体回收时受到的热负荷并不大,还可以用。而第二级是要送卫星飞出大气层的,它的速度也超过了第一宇宙速度7.9公里/秒,重返大气层会被烧毁,回收不了。

钢铁侠的火箭再次发生爆炸,堂主知道那火箭经历了什么

图:猎鹰9火箭是人类第一款回收火箭,它的第一级在分离后能自行飞回发射场或海上回收平台回收,日后重复使用。

钢铁侠的火箭再次发生爆炸,堂主知道那火箭经历了什么

图:SpaceX制作的猎鹰9火箭发射、回收第一级示意图。

高性能

技术上说,猎鹰9当然还是一种设计非常激进的火箭。

首先出人意料的是,它采用的梅林1D液氧煤油发动机性能其实一般,比冲只有311秒(比冲越大,油耗越小),比起中俄的液氧煤油发动机小了大约5%。

但猎鹰9的整体设计非常出色,它的发射质量约为550吨,近地轨道(LEO)运载能力达到22.8吨,地球同步转移轨道(GTO)运载能力达到8.3吨。而我国今年6月首次发射的长征7号,发射质量597吨,但LEO运力仅13.5吨。

也就说,长征7号的运载系数仅有猎鹰9号的一半左右!

其实不仅中国长征火箭了,就是美国最先进的、采用氢氧发动机的德尔塔4重型火箭,运载系数也与猎鹰9有较大差距,要知道氢氧动力火箭运载系数天然比液氧煤油动力火箭有优势。

钢铁侠的火箭再次发生爆炸,堂主知道那火箭经历了什么

图:猎鹰9火箭其貌不扬,但载荷性能却非常之出色。

激进

所以,猎鹰9的设计非常激进,它将箭体结构做得非常轻,与此同时,还要将一级回收再利用,而且它的发射准备是“三平准备”方式。

所谓“三平准备”,即火箭发射前是水平躺在地面上测试,然后水平进行整体星箭对接,再水平躺着运送到发射台,最后再在发射台上起竖。

这种方式会让发射前的准备工作变得便捷,发射场设备可以简化到最低程度。但火箭是一种非常精密、复杂、娇嫩的机器,水平星箭对接、水平运到发射台上再起竖,对保证火箭的可靠性提出了极大的挑战,特别是猎鹰9的箭体做到这么轻的情况下。之前,采用“三平准备”的主力火箭仅有俄罗斯的联盟火箭,看来马斯克的冒险精神确实可与战斗民族一拼。

堂主不是专业人士,据说猎鹰9做得这么轻,据说还有一个原因是取消了两套传统火箭所必须的管路,猎鹰9这样搞风险究竟大不大,无法评判,只能说这样做,确实很激进。

钢铁侠的火箭再次发生爆炸,堂主知道那火箭经历了什么

图:猎鹰9火箭采用“三平准备”方式,发射准备更便捷,但对保障可靠性提出了挑战。

而猎鹰9还有一项惊为天人的设计,就是以前大家发射近地轨道航天器(如空间站、飞船、成像卫星)会用二级火箭,而发射高轨道航天器(如GPS卫星、通讯卫星)会采用三级火箭。发射高轨航天器用三级火箭,原因是星箭在进入近地轨道后,可以抛弃第二级减轻重量,这样往高轨道运送的效率更高。例如,我国就用二级的长征2E发射近地卫星,三级的长征3B发射高轨道卫星。

可能马斯克和他的工程师们觉得,既然我们都已经把二级的猎鹰9做得那么轻、运载系数那么高了,就没必要再加第三级了。于是猎鹰9是一种火箭包打天下,既可以发射近地轨道航天器,又可以发射高轨道航天器,以后还会发射火星探测器,这样生产上会更有效率、成本更低。

钢铁侠的火箭再次发生爆炸,堂主知道那火箭经历了什么

图:SpaceX公司用一款二级火箭发射所有轨道卫星,确实突破了传统思维的局限,单一类型火箭批量生产可以最大程度降低成本。

二、猎鹰9号失败率挺高,与中国长征火箭相差近10个百分点

猎鹰9的发射成功率偏低

与猎鹰9的激进高性能一样,SpaceX公司、乃至美国航天业界的行动力也非常惊人,从2010年6月猎鹰9 V1.0版本首次发射,猎鹰9火箭至今已是第26次发射,而且大部分是商业发射。

不过,与高性能、高发射频率相比,猎鹰9的可靠性表现平平,不算它的回收失败,它的26次发射中,2次失败,成功率仅有92.3%。如果除开使用梅林1C发动机的V1.0版本,使用梅林1D发动机的猎鹰9V1.1、猎鹰9FT(全状态)的两个版本共发射19次,2次失败,成功率就只有89.5%了。

相比之下,中国长征系列火箭的发射成功率达到97%,美国德尔塔、宇宙神两种主力火箭成功率也超过95%,中国的载人火箭发射成功率更是达到100%。

钢铁侠的火箭再次发生爆炸,堂主知道那火箭经历了什么

图:中国长征2、3系列火箭性能虽然一般,却有着世界上最好的发射成功率之一。

为了高运力,马斯克敢为人所不为

据微信公号《小火箭》运营者邢强博士透露,SpaceX公司为了让猎鹰9V1.1/FT火箭拥有更大的运力,这两年开始尝试使用低温的液氧、煤油。众所周知,液体温度越低,它的密度越大,这样同样的火箭就能加注更多的燃料,并调大发动机功率,自然有更大的运力。

例如,我国长征7号火箭使用的煤油是常温的,液氧温度是零下180多度;而这两年发射的猎鹰9号煤油是零下6至8度,液氧是零下207度。

燃料在低温下,密度提高了,利于提高运力;但同时粘度也提高了,带来了安全隐患。

因为运载火箭简直就是一个人造小怪物,它的发动机、管路负荷远超人们的想象。火箭发动机的涡轮泵每秒要喷出数以吨计的燃料和氧化剂,功率达到10多万、20多万马力,与10万吨超级航母的发动机功率相当!这是一个相当可怕的数字,航母的动力系统是上千吨的重量,而火箭发动机的涡轮泵仅用数百千克的重量,就要达到如此功率。

钢铁侠的火箭再次发生爆炸,堂主知道那火箭经历了什么

图:这是俄罗斯RD-170火箭发动机的涡轮泵,它的功率是25.7万马力,与美国尼米兹级超级航母2座核反应堆的总功率相当。

这样低温燃料粘度提高,涡轮泵、管路的负荷也就比以前更高了,甚至达到危险的程度。猎鹰9号这样的尝试是没有先例的,特别是在原有发动机,燃料、氧化剂输送管路没有大幅改进的前提下。

尽管现在事故调查还没公布,不过据估计,猎鹰9此次试车爆炸,以及去年6月28日发射升空后爆炸,都可能与使用低温的燃料组合有关。

为了提高运力,马斯克敢为人所不为,鬼知道那可怜的猎鹰9火箭经历了些什么。

但是,所有人都知道,它的第一级还要回收再利用的,而以前的火箭发动机经过此般摧残后,就被抛弃了,一次性为了安全性。

钢铁侠的火箭再次发生爆炸,堂主知道那火箭经历了什么

图:已回收的猎鹰9火箭第一级,它们以后要多次经受烈焰和高压的考验。

三、不彻底解决安全性的廉价火箭,不是真的廉价

卫星比火箭更贵

我们许多人买东西,都宁愿多花的价钱,去买更耐用的,一般来说廉价货质量不行,不但用起来闹心,可能最后还要花费更多的钱。

前面说,猎鹰9现在的发射成本是6000万美元,尽管还有一个价格差不多的长征火箭,但也是全球最低了。但猎鹰9这次要发射的通讯卫星,造价达到2亿美元,现在的卫星越来越重、越来越先进、造价也越来越高,其实卫星造价早就普遍超过发射费用。

所以说,不真正解决安全性的廉价火箭,不是真的廉价。

卫星的造价一般都是火箭发射成本的3倍以上。好在此次猎鹰9发射的只是Facebook公司用来为非洲偏远地区提供互联网接入服务的通讯卫星,不算特别先进,也不算特别贵;要是发射的是,造价8亿美元一颗的先进宽带通讯卫星,那就真的要哭了。

钢铁侠的火箭再次发生爆炸,堂主知道那火箭经历了什么

图:一个不太为人关注的事实是,卫星的造价比庞大的火箭高得多。

SpaceX公司的发射准备流程可能也存在问题

而SpaceX公司在火箭试车时的操作流程可能也有问题。一枚运载火箭,它的发动机出厂后一般要经历两次点火试车,第一次是发动机出厂时试车,第二次是火箭装配好后试车;这种点火试车,是看看发动机以及燃料管路有无问题,试车时,一般只达到10%的功率,而火箭也只装载很少量的燃料;而且按传统做法,为了安全起见,火箭试车时不能安装载荷。

但此次猎鹰9火箭发射前试车,却直接安装了卫星载荷。也许SpaceX公司是为了省却,火箭试车后,运回厂房安装卫星,要再次运到发射台的麻烦,但这样压缩成本的办法,真的是得不偿失。

马斯克还计划将来用猎鹰9来发射龙式载人飞船,卫星再贵也有价,但人命无价,SpaceX公司在注重廉价、高性能的同时,还应该认真考虑下,如何提高可靠性。

钢铁侠的火箭再次发生爆炸,堂主知道那火箭经历了什么

图:马斯克的雄心是用猎鹰9火箭发射龙式载人飞船。    

  评论这张
 
阅读(13)| 评论(0)
推荐 转载

历史上的今天

在LOFTER的更多文章

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017