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印度月船2号发射前被紧急喊停背后 低温引擎技术是世界航天的魔咒

  凌晨4点半,小编兴冲冲爬起来准备收看印度月船二号发射直播的时候,发射场的倒计时却永远的停止在负56分24秒上。随后印度通过社交媒体正式公布了由于遇到故障,发射被迫临时取消的结果,也令我们非常失望。经过一天的发酵,已经有大量的关于月船2号取消发射的报道,甚至还有人发布一些编造的内容以博取眼球。我们想通过到目前为止所掌握的信息,来给大家还原一个相对客观的现场,以及与低温火箭发动机有关的“火箭魔咒”。

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  印度发射场矗立的GSLV火箭

  事实上当倒计时停在56分钟后,火箭发射团队并没有立刻宣布取消发射,而是与ISRO相关负责人进行了紧急磋商,在确认问题严重到会令任务失败后,ISRO果断叫停了发射。印度ISRO在公告中至是提到了“火箭异常”四个字,并没有说明具体原因,这也引来了不少的质疑。有人不客气的讽刺ISRO局长西旺说,发射前你不是进行了祈祷吗,下次发射前你还要不要祈祷?

  据我们掌握的消息,月船2号发射前临时被取消主要是GSLV火箭上面级的故障,与飞船和火箭一级没有关系。因为火箭助推器和一级都是固体燃料或者有毒的肼燃料,一般是不会出现问题的。接近ISRO内部的人士说,火箭上面级出现了两个致命的问题,因此不能盲目进行发射。这里说的上面级就是印度自己开发的“低温轻氧上面级”,正常情况下能装载30吨液氢和液氧燃料。而我们都清楚,低温氢氧发动机是全球航天最难攻克的魔咒。

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  印度民众祝福月船2号

  印媒道称这次轻氧上面级出现的两个问题分别是“电池电量不足”和“液氢燃料罐泄漏燃料过快”。显然这两个问题都是致命的,电池电量不足会造成氢氧发动机点火失败,而液氢燃料泄漏过快,会导致燃料总也加不满,火箭的工作时间会受到严重影响,从而不能将飞船送入足够高的轨道,这两个问题都会直接导致月船2号任务失败!

  今天晚些时候,印度ISRO宣布将近距离调查故障的原因,因此必须排空低温轻氧上面级的所有燃料,然后把火箭运回总装厂房,进行进一步的排查。一旦返回厂房,就说明这枚火箭在短期内发射的可能性就不大了,从排空燃料到火箭拆解到重新组装测试,印度至少需要数月时间。也就意味着,即便月底还有发射窗口,但月船2号恐怕是赶不上了。媒体公布的最新发射窗口是2个月后的9月中旬。

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  出现问题的GSLV火箭低温上面级

  为什么轻氧发动机爱出问题,又为什么必须要用轻氧发动机?火箭的性能指标除了载重量以外,还有一个“比冲”指标。所谓比冲可以简单理解为每公斤燃料产生1KG重的推力能够持续的秒数,比冲越大就证明火箭的能力越强。现役轻氧发动机的的真空比冲一般都在300多秒以上,是所有类型发动机中比冲最高的,因此轻氧发动机就是必须要啃的骨头。

  但是轻氧发动机要使用的液氢和液氧必须在零下252度和零下183度进行保存,同时也请液氧又有气化蒸发的问题,引擎点火时实际上是冰与冰的燃烧结合,研制难度非常大,各种问题也层出不穷。就连美国最著名的航天飞机所使用的SSME发动机,在研制和后期服役过程中也出现过多次问题。我国2年前出故障的长征五号遥2火箭,也是YF-77轻氧上面级出现了问题。

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  美国的航天飞机低温发动机也问题频发

  由于轻氧发动机火箭的研制难度如此之大,到目前为止只有美国、欧洲和日本算是掌握了大推力低温火箭技术。而我们中国和印度中等推力的轻氧发动机只能说是刚刚够用。特别是印度,由于多年来没有意识到轻氧发动机的重要性,多年来进展一直非常缓慢。

  印度自上世纪90年代开始发展轻氧火箭发动机,当时ISRO与俄罗斯签订了发动机技术转让协议。但是由于美国的施压,俄罗斯不得不放弃技术出口,而只向印度出售了7台轻氧发动机成品。这七台发动机都被印度用在了GSLV火箭的测试和发射任务中。2007年后,印度开始独立发展低温轻氧发动机,但进展缓慢。

  直到2014年12月,安装有低温轻氧上面级的GSLV Mark 3火箭才首次测试发射成功(轻氧发动机推力只有20吨)。随后在2017年到2018年,印度又成功发射了两枚GLSV Mark 3火箭,轻氧上面级表现稳定。但没想到在第三次发射“月船2号”时,轻氧上面级就出现了致命的故障。

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  中国的YF-77低温轻氧发动机

  ?尽管有人说未来进入太空靠的是多机并联的可复用火箭,还有人喊出了一堆更现代化的推进方式,但不得不承认,目前阶段真空中实现大功率推进的最佳方式依然还是靠轻氧发动机。因此不光印度在发展轻氧发动机,我们中国也在YF-77的基础上正在研制200吨级推力的YF-220轻氧发动机,这可能是我国未来载人征服火星的必需品。

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