杂谈航天发射的数量竞赛和成功率等问题「上」


杂谈航天发射的数量竞赛和成功率等问题「上」


文章图片


杂谈航天发射的数量竞赛和成功率等问题「上」


随着中国航天发射的频率越来越高 , 以及以美国SpaceX公司为代表的私人公司争夺航天发射市场 , 现在比较火箭发射次数也逐渐成为网上一个颇受关注的事情 , 在很多人看来 , 各国火箭发射数量的对比就好像看一场比赛 , 中美俄三国的航天发射数量交替上升代表了它们航天领域实力的对比 , 因而极具观赏性和代表性 。
但这里要说的是 , 火箭发射次数不是说一点意义没有 , 这个指标在一定程度上还是可以反映出各国在航天领域的某些态势 , 比如航天活动的活跃度 , 进而也就部分反应了航天工业的能力和军事及民用航天的需求 。 但是这个意义也不能太夸大 , 只有进行较为深入的分析 , 并将部分因素综合考虑进来后 , 我们才能利用航天发射大致评估世界航天竞争的态势 。
【杂谈航天发射的数量竞赛和成功率等问题「上」】轨道和质量很重要
首先我们要注意的一个因素是 , 火箭发射的目的是将一定载荷送入地球轨道或者深空 , 让这些载荷为人类服务 。 因此火箭的“枚”数并不自然的就决定了入轨载荷的参数 。 大家第一时间可能会想到一个参数:质量 。 卫星的能力和其重量是直接相关的 , 谁也不会希望自己的卫星更大更重 , 都是在加能力保寿命等情况下才不得已斤斤计较的增加重量 。 因此在不考虑技术水平差异的情况下 , 同类型的卫星总是越重的能力就更强一些 。 那么 , 很显然火箭发射次数只是一方面 , 火箭发射的卫星重量甚至更关键 , 像印度的PLSV火箭进行发射 , 其低轨道运载能力只有3吨左右 , 这只相当于中国较早型号的“长征”2火箭水平 , 和俄罗斯6~8吨近地轨道发射能力的“联盟”火箭相比差距很大 , 我们现在所熟知的美国SpaceX公司的“猎鹰”9火箭的近地轨道运载能力也已经从1.0款的10.45吨 , 1.1款的13.15吨 , 加到了最新FT款的22.8吨 , 而中国正在研制并发射的“长征”5火箭运载能力更是达到了25吨 , 显然这些大型火箭和那些中小型火箭可以拉开数量级的差距 , 但是两款不同运力的火箭在发射次数上却是绝对平等的 。

除了质量 , 还有一个就是轨道参数问题 。 我们看火箭发射报道时经常会见到低地球轨道(LEO)、地球同步转移轨道(GTO)、地球同步轨道(GEO)等 , 这些轨道相互之间差别很大 。 低地球轨道距地表200多千米 , 而地球同步转移轨道则是一个近地点距地表1000千米以内 , 远地点距离地面36000千米的椭圆形轨道 , 很多火箭的发射能力都标的是地球同步转移轨道 , 也就是说将卫星送到这个椭圆轨道后 , 需要卫星以自带的燃料进行变轨机动 , 最终切入36000千米高的圆形的地球同步轨道 。 显然这地球同步转移轨道的发射能力其实并不是真正的“入轨”载荷能力 , 因为卫星要消耗掉自身的大量燃料 , 减轻重量才能达到最后的目标轨道 。 但是很多火箭的性能一栏只能写地球同步转移轨道 , 因为将卫星直接送到地球同步轨道的能力并不是每一款火箭都具备的 , 同时也不是一般客户需要的 , 一般的民用运营商不会过于追求自己通信卫星的入轨时间 , 这一切基本都是提前计划好的 。 但军方用户不同 , 其很多大型精密和保密的卫星对入轨的速度、稳定性和重量都有严格要求 , 这时就需要那些有金刚钻的火箭来揽这个瓷器活了 。 比如美国的“德尔塔”4重型火箭 , 一方面其使用了三个通用芯级且装的是强悍的RS-68液氢液氧发动机 , 另一方面其具有多次点火能力 , 因此可以将美国军方绝密的重型间谍卫星直接送到地球同步轨道 , 且地球同步轨道入轨质量可以达到6.75吨 , 这是十分强悍的能力 , 要知道如果这款火箭将载荷送到地球同步转移轨道 , 其运载能力可以达到14吨 , 至于更低的低地球轨道 , 其运载能力极限可达28吨 。

当然 , 除了上述这些轨道外 , 还有像太阳同步轨道(SSO)、发射入月球轨道和发射入火星轨道等 。 一款火箭往往会在上述这些发射要求下有所侧重 , 比如中国当年研发的“长征”2E侧重于低地球轨道 , 而“长征”3号乙则主攻地球同步转移轨道 。

推荐阅读