中国火箭技术获新突破:低温火箭在轨时间可达30天

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资料图:2019年4月24日是“中国航天日”,作为今年中国航天的重头戏之一,长征五号运载火箭的复飞一直是大众关注的焦点。图为天津新一代运载火箭产业化基地长征五号总装测试车间一隅。(中国航天科技集团有限公司)

来源:微信公众号“中国运载火箭技术研究院”

(科技日报北京7月4日电)记者3日从中国航天科技集团(CASC)一院获悉,该院近日在“低温推进剂蒸发量控制技术”上取得突破。这项技术可以使我国低温火箭在轨时间延长到30天,为我国深空探测以及远距离空间运输提供了可行条件。

近日,火箭院在“低温推进剂蒸发量控制技术”上取得突破,这项技术可以使我国低温火箭在轨时间延长到30天,为我国深空探测以及远距离空间运输提供了可行条件。

低温火箭又叫“冰箭”,它采用的液氢、液氧等低温化学推进剂无毒、无污染,经济实惠、效率高,因此在国内外运载火箭和上面级都得到了广泛应用。我国长征五号、长征七号运载火箭等都属于低温火箭。不过,目前国内外低温火箭在轨时间大多只能维持在几十分钟到几小时,如何延长其在轨时间,一直是困扰航天设计师的难题。

该技术团队成员张少华介绍,低温火箭还有一个高冷的名字叫“冰箭”,它采用的液氢、液氧等低温化学推进剂无毒、无污染,经济实惠、效率高,因此在国内外运载火箭和上面级都得到了广泛应用。我国的长征五号运载火箭、长征七号运载火箭等都属于低温火箭。不过,低温火箭虽好,但长时间飞行却受到制约。在此之前,国内外低温火箭在轨时间大多只能维持在几十分钟到几小时之间。

一院技术团队成员张少华介绍,制约低温火箭在轨时间的主要因素是推进剂的蒸发损失。常压下液氢为-253℃,液氧为-183℃。低温火箭长时间在轨飞行,会面临严酷的热环境,低温推进剂受热会大量蒸发,影响燃料供给,制约在轨任务的时间。就好比汽车油箱如果不断漏油,必然影响其续航里程。

△ 长征七号运载火箭

另外,火箭在飞行时,每隔一段时间就要向外排气,维持贮箱压力不超限。澳门新葡亰平台网址大全,但在太空微重力环境下,气体和液体低温推进剂交织在一起,难以分离,排气时也有大量液体推进剂夹带在气体中被排出贮箱,造成推进剂损失。

低温火箭的在轨时间是由什么决定的呢?张少华介绍,制约低温火箭在轨时间的主要因素是推进剂的蒸发损失。我们都知道,常压下液氢为-253°C,液氧为-183°C,温度极低,低温火箭长时间在轨飞行,会面临严酷的热环境,低温推进剂受热,会大量蒸发。由于火箭携带的低温推进剂总量有限,大量蒸发必然影响燃料供给,制约在轨任务的时间。这就好比汽车油箱里的油,油的多少决定着汽车最终能够行驶的距离,推进剂之于火箭也是一样的道理。

而一院力求通过使用两种先进材料和一种排气方案,解决上述问题。

△长征五号运载火箭

张少华说,一院研制的“新型聚氨酯泡沫隔热材料”相比传统泡沫材料,隔热能力在低温条件下可提升超过50%;“变密度多层隔热材料”,相比普通多层隔热材料隔热能力提升了18%以上。我国现役火箭低温推进剂的蒸发量是每天2.5%以上,如果用上这两种新隔热材料,每天的推进剂蒸发量可以减至0.5%。

另外,火箭在飞行时,每隔一段时间就要向外排气,维持贮箱压力不超限。但是,在太空微重力环境下,气体和液体低温推进剂交织在一起,难以分离,排气的时候,也有大量液体推进剂夹带在气体中被排出贮箱,造成推进剂损失,制约低温火箭在轨飞行时间。