关键一步!欧洲航天局本周将首次点燃最大固体火箭发动机

Emma Chou

在接下来的几天里,欧洲航天局计划第一次点燃目前最大的固体火箭发动机。这款名为P120C的发动机,是欧洲航天局计划在其下一代火箭中使用的关键硬件:Vega-C和Ariane 6。这次试验是一个关键的步骤,看看发动机是否能在未来几年内做好航天飞行的准备。

该测试计划在位于法属圭亚那Kourou的ESA南美航天港进行。在那里,P120C将被放在测试台上,发动机将被点火超过两分钟。 P120C也需要一个大型试验台。发动机的高度超过四层,宽度为11英尺。

如今,像P120C这样的固体火箭发动机是一种相对稀有的品种。大多数主要火箭都依赖于使用冷液体推进剂的发动机,如低温氧气和氢气。这些发动机通过将两种类型的液体 —— 燃料和氧化剂 —— 送入燃烧室进行操作。这种方法使发动机特别有效,这意味着它们更有效地使用燃料来产生推力。

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图片来源:ESA/S. Corvaja

此外,还可以操纵液体发动机的推力,这一概念称为节流。它与改变汽车加速度的方式类似,具体取决于如何踩下油门踏板。通过改变液体流过发动机的速度,可以加速或减慢火箭的加速度。这对于发射后火箭着陆地球十分有用。

然而,液体发动机有它们的缺点。要让这些推进剂在发动机中燃烧,需要大量复杂的机械、传感器和阀门,这使得装置变得复杂和昂贵。“没有什么是免费的,所以这通常需要通过额外费用来弥补,因为它更复杂,有更多部件。” ESA的Vega发射装置工程经理Nicola Ierardo告诉The Verge。

同时,在这样的低温下储存推进剂是困难的,并且液体可能变得不稳定。例如,SpaceX液氧推进剂的奇怪行为导致该公司的猎鹰9号火箭之一在2016年在发射台上爆炸。

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图片来源:ESA/S. Corvaja

相比之下,固体火箭发动机比它们的液体推进剂简单得多。固体火箭发动机的推进剂已经混合在一个坚固的大块中,而不需要两个液体混合在一个空间内。当发射时,固体推进剂被点燃并且以恒定速率燃烧。这意味着这些类型的发动机不能节流,并且其设计灵活性较低,但它们不需要那么多的阀门和机器,这使得它们更便宜。虽然它们的效率较低,但固体火箭发动机仍然具有很大的推力,同时被认为是最安全的火箭。

因此,如果你需要一些廉价、可靠的推力,坚固的火箭发动机就能解决问题。这就是固体火箭发动机经常被用作火箭附件的原因,以便在起飞时提供额外的动力。 ESA希望使用两个P120C作为Ariane 6的捆绑式助推器。但是,该机构还希望发动机作为Vega-C的主要助推器。

尽管如此,制造像P120C这样的超大型电动机仍然很难,因为需要大型制造工厂和外壳来制造发动机的所有大部件,并且需要巨大的存储设备来容纳固体推进剂。 “这集合了欧洲各地不同专业知识,也是我们在库鲁为大量固体火箭推进剂投入大型设施的成果。”Ierardo说。

如果所有事情都按照计划进行,那么欧洲航天局将继续测试发动机,因为该机构致力于使其下两枚火箭准备好飞行。到目前为止,计划是首次亮相Vega-C 2019年末的第一次飞行,而Ariane 6将在2020年的某个时间推出。本周的测试将帮助工程师来了解他们是否按时完成了这些时间框架。 “这应该证明设计的几个方面,包括性能、推力、发动机的动态以及结构的机械完整性。”Ierardo说,“这是一个非常重要的考验。”

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