1.哪種運載火箭發射次數最多
在過去的50年的時間裏,人類已經發射了6600多個大小不一的航天器。在已經具備航天發射能力的國家中,俄羅斯的發射次數和發射數量最多,多達3494個;美國居第二位,共發射了1767個航天器;日本居第三位,共發射了114個航天器;中國居第四位,共發射了112個航天器。經過50年不斷地發展和改進,形成了一批相當成熟、功勳卓著的運載火箭係列,包括俄羅斯的“聯盟”係列、“質子”係列、“宇宙”係列,美國的“德爾塔”係列、“大力神”係列、“宇宙神”係列,歐洲的“阿麗亞娜”係列以及中國的“長征”係列等。在這些運載火箭係列中,發射次數最多、發射航天器數量最多、種類最齊全的是俄羅斯的“聯盟”係列火箭。“聯盟”係列火箭的祖先就是俄羅斯研製的第一枚洲際導彈P7.這種導彈經過改裝,成功發射了前蘇聯第一顆人造地球衛星,並被命名為“衛星號”火箭。以該火箭為基礎,通過加裝第三級,被重新命名為“東方號”運載火箭,並成功發射了前蘇聯第一代載人宇宙飛船“東方號”。此外,通過不斷改進完善、增加火箭級數或提高發射可靠性的措施,又形成了“閃電號”運載火箭、“聯盟號”運載火箭,前者主要用於發射“閃電”係列高軌道通信衛星,後者主要用於發射“聯盟號”宇宙飛船。前蘇聯主要依據發射載荷的名稱給該係列運載火箭命名,對此一般人並不了解,其實這都是一個係列的。西方對前蘇聯的運載火箭進行了編號,將“衛星號”、“東方號”、“閃電號”和“聯盟號”等都編為A係列,分別稱為A、A-1、A-2e、A-2.那麼“聯盟”係列運載火箭究竟發射了多少次呢?據資料統計,該係列火箭在長達50年的職業生涯中,共發射了1675次,位居火箭發射次數榜首。
2.發射一次運載火箭需要多大成本
運載火箭的研製是一項高端精尖技術,而發射運載火箭更是一項極其複雜的工程,因此發射成本極高。一般而言,發射一次運載火箭的成本包括以下幾個方麵:運載火箭的研製成本(單價)、運載火箭的發射成本和運載火箭的測控成本等。另外,對運載火箭的各部件也有很高的技術要求,因此在經曆預研、生產、組裝、測試等各個階段,每一階段都需要花費大量的經費。而且,運載火箭的生產數量不可能像汽車一樣達到數萬輛,生產幾十枚甚至上百枚已經相當多了,有的僅生產幾枚。無法大批量生產無疑會增加單件的成本:美國研製的用於登月的運載火箭“土星V”隻生產了15枚,一枚火箭的成本高達1.85億美元;目前還在使用的“大力神Ⅳ”運載火箭單枚成本高達2億多美元。
運載火箭的發射成本包括消耗的推進劑成本、發射場的使用成本以及地麵各類附屬設施的使用成本,當然也包括人力成本。
運載火箭的測控成本主要包括遍布各地的測控台站、測量船、指揮控製中心需要花費的成本。
綜上所述,我們不難看出發射一次運載火箭的成本是很高的。當然,不同類型、不同運載能力以及不同國家、不同運載火箭,發射一次的總成本也不盡相同。通常情況下,小型運載火箭發射一次大約需要2000萬~3000萬美元;中型運載火箭發射一次大約需要6000萬~15000萬美元;大型運載火箭發射一次大約需要2億美元。由於各國運載火箭研製、發射和人力資源成本不同,發射同類火箭的成本也會有所不同,美國運載火箭發射成本遠遠超過中國、歐洲空間站和俄羅斯,例如“大力神Ⅳ”火箭發射一次的總成本高達3.5億美元。
3.液體火箭主要都采用哪些推進劑
在早期的液體火箭研製過程中,科學家和工程師們不斷探索大量液體推進劑組合,對各類氧化劑、燃料進行研究與試驗,逐漸摸索出不同推進劑的性能,包括價格、能量、比衝、沸點、毒性、燃燒穩定性、環境友好性等。經過不斷對比和淘汰,目前還能使用的液體推進劑組合已經很少了。
目前,運載火箭大多采用多級,而各級所采用的推進劑也不相同,這主要是由各級火箭的不同特點、要求、發動機技術難度以及推進劑自身的特點決定的。一般來講,運載火箭的第一級、第二級多采用液氧和煤油或四氧化二氮和混肼作為推進劑。這類推進劑能量較高,產生的推力較大,使用起來比較方便,成本也比較低,所以非常適合作為下麵級發動機的推進劑。末級火箭擔負著把有效載荷送入太空的最後重任,而且質量要比完整的總火箭低得多,為了盡可能提高有效載荷的質量,一般多采用高能的液氧和液氫作為推進劑。液氫液氧推進劑是目前使用的液體推進劑中能量最高的一種,它具有重量輕、比衝大、控製簡易等特點,可大大降低末級火箭的質量比,從而有效提高火箭運載能力。當然,我們所說的這些都是一般情況。運載火箭五花八門,各級推進劑的使用也有許多例外,例如有的火箭末級采用常規的推進劑。
4.大型運載火箭為什麼多采用捆綁式結構
隨著科學家和工程師們對運載火箭地不斷探索和研究,越來越多的大型運載火箭被研製出來。而那些大型運載火箭幾乎無一例外地都采用多級結構,少的有二級,多的達到五級。多級火箭的級與級之間連接型一般有以下幾種:串聯型、並聯型(俗稱“捆綁式”)和串並聯混合型。串聯型多級火箭級與級之間的連接分離機構簡單,但串聯後火箭較長、火箭的長細比(長度與直徑之比)大,這會給設計帶來一定的困難。而且發射時,這種火箭豎起來後太高,給發射操作也會帶來不便。另外,其上麵級的火箭發動機要在高空點火,因此點火的可靠性差。並聯型多級火箭采用橫向捆綁式連接,連接分離機構稍微有一點複雜,但其中間芯級火箭采用橫向捆綁的發動機,可在地麵同時點火,這樣就避免了高空點火問題,點火的可靠性高;而且采用捆綁式結構能夠大大提高起飛推力,有利於提高火箭運載的能力。捆綁助推器降低了火箭總高度,使得組裝、測試、運輸都比較方便;重心偏低,易於控製,受風的影響也較小。因此,目前的大型運載火箭非常廣泛地采用捆綁式結構。當然,單純的多級並聯方式實際上相當於單級火箭,很難達到宇宙速度。因此,實用的大型運載火箭多采用串聯和並聯(捆綁)相結合的混合模式。俄羅斯發射世界上第一顆人造地球衛星時使用的“衛星號”運載火箭,就是在中間芯級火箭的周圍又捆綁了4枚火箭。這4枚捆上去的火箭習慣上又稱“助推器”,助推器與芯級火箭在地麵一起點火,但工作一定時間後關機,然後與芯級火箭分離並被拋掉。因為助推器是在第一級火箭飛行的半路上關機,所以隻能算是半級火箭。中國的“長征2號E”運載火箭就是一枚串並聯混合型的兩級半火箭,其第一級火箭周圍捆綁了4枚助推器,在第一級火箭上麵又串聯了一枚二級火箭;美國的“宇宙神”、“德爾塔”和“大力神”的新型號,歐洲的“阿麗亞娜4”和“阿麗亞娜5”以及日本的H2也都是串並聯混合型的火箭。
5.導彈可以改成運載火箭嗎
研製導彈與運載火箭的基本技術幾乎相同,因此彈道導彈特別是多級洲際導彈完全可以改成運載火箭,這在航天大國已有多年的成功經驗。將導彈改成運載火箭,一般不需要做很大的改動,隻要進行一些適當地修改,如提高零部件的可靠性、增加關鍵部件的備份、調整火箭發動機的工作狀態、增加衛星整流罩等。這類改進工作一般不是很複雜,所以將導彈改裝成運載火箭不但可以大大節約成本和時間,而且還能提高火箭的可靠性。中國“長征”係列運載火箭就是在中遠程導彈和洲際導彈的基礎上發展而來的;“長征1號”是在中遠程導彈基礎上加裝第三級研製的;“長征2號”則是在洲際導彈的基礎上改製的。以“長征2號”為基礎,中國逐步形成了“長征”係列運載火箭。美國的“德爾塔”係列、“宇宙神”係列和“大力神”係列,俄羅斯的“聯盟”係列、“旋風”係列、“天頂”係列和“宇宙”係列等運載火箭也都是由彈道導彈改裝、發展而來的。
6.為什麼說“長征2號”是“長征”係列火箭的靈魂
在“長征”係列運載火箭中,“長征2號”的地位極其重要。自1974年以來,“長征2號”已發射了20顆遙感衛星,發射成功率很高。1986年和1987年,我國曾先後兩次用它為法國和德國進行空間微重力載荷搭載服務;1992年10月,我國利用它發射了瑞典的第一顆人造衛星。“長征2號”為中國航天事業的發展立下了汗馬功勞,為我國的航天事業增添了光彩。後來研製的多種運載火箭都是以它為基礎並且采用了它的基本結構:“長征3號”是以此為基礎,通過加裝第三級液氫液氧發動機而製成的;“長征4號”是在它的基礎上,通過加裝常規第三級發動機而製成的;“長征2號E”是在它的基礎上,通過運用捆綁技術、安裝助推器而製成;“長征2F”又是在“長征2E”的基礎上研製成功的。正由於此,我們才可以說“長征2號”是中國運載火箭的核心型號,是“長征”係列火箭的靈魂,它在中國航天事業的發展中占有舉足輕重的地位。