杰夫·贝索斯的新型火箭发动机即将试车

造就 2017-04-07 10:03 阅读:353
摘要:如果只有一位科技创业者梦想着实现可重复使用的火箭,人们可能会不屑一顾,但要是有两位科技创业者都研发出了他们自己的火箭发动机,那就很难忽视这股力量了。

美国私营宇航公司蓝色起源(Blue Origin)多名高管近期纷纷暗示,该公司的新型火箭发动机BE-4即将进行点火测试。

这其中,蓝色起源创始人、亚马逊亿万富豪杰夫·贝索斯(Jeff Bezos)透露,全尺寸发动机测试将在“几周之内”开始。3月22日,该公司业务拓展主管布雷特·亚历山大(Brett Alexander)也表示,测试“即将到来”。

在很多人眼中,火箭发动机就只是火箭发动机罢了。但是,蓝色起源的新型发动机具有重大意义。

为什么这么说呢?其中的原因很多,不单单是BE-4的海平面推力达到250吨,比航天飞机的主发动机(推力为190吨)更加强大。还有其他原因值得我们对BE-4取得成功抱以期待。

BE-4可再生冷却喷口的分级燃烧测试

一种新型的航天飞机发动机

贝索斯曾谈到BE-4发动机背后的理念。

他说:“从原理上来说,航天飞机的火箭发动机很简单,但实际上却非常复杂。”尽管如此,蓝色起源希望创造出一种不太复杂、不需要使用昂贵材料的发动机。设计师们想要的,不是一件突破工程极限的概念作品,而是一种能够反复使用的可靠机器。随着可再用发射技术不断提高,这种火箭发动机也许可以重复使用几十甚至上百次。

2012年,蓝色起源开始自行研发BE-4发动机。但在2014年,另一家火箭发射承包商联合发射联盟(United Launch Alliance)找上门,希望他们为其下一代火箭Vulcan研发新型发动机,来替代过去使用的俄罗斯RD-180发动机。因为在美俄关系日益紧张之际,美国安全机构对于向俄罗斯采购火箭发动机很是忌讳。

RD 180是一款高性能发动机,能够在极端温度和压力下工作。对于火箭发动机而言,能耐受更高的压力就意味着更好的性能,但也意味着研发周期更长、成本更高,在可再用性上也存在更大的变数。“我们的策略是,选择高性能架构的中等性能版本。”贝索斯说,“RD-180是高性能架构的高性能版本。这增加了研发难度,使一切都复杂化。哪怕压力低一些,仍然能够创造强大的性能。”

贝索斯说,由于这种设计理念,BE-4发动机的价格应该比RD-180发动机低三到四成。而且从理论上来说,BE-4发动机更加耐用,可以重复使用,不用担心RD-180发动机内极端压力和温度造成的零部件故障。RD-180发动机只能使用一次,然后就会被丢弃掉。

BE-4发动机采用了一种新型燃料,也就是液态甲烷。虽然氢燃料拥有更高的比冲(衡量火箭发动机效率的重要参数),但难以处理,需要庞大的储罐来存放。而甲烷易于使用,并且有可能在火星等外星球上就地取材,因此从某些方面来说,甲烷是属于未来的火箭燃料。另一位宇航企业家伊隆·马斯克(Elon Musk)想用他的火箭把人送上火星,在设计Raptor发动机时,他也看中了液态甲烷-液氧混合燃料。

蓝色起源最新的发动机测试装备可以承受超过1,000,000磅推力的点火测试

证明质疑者是错的

据报道,美国的一些国会议员要求联合发射联盟放弃BE-4发动机,转而采用Aerojet Rocketdyne公司研制的另一种火箭发动机。这家传统的航天公司曾经研发过高性能的大型火箭发动机。议员们说,BE-4发动机的“尺寸和动力能否符合要求还未经验证。” 

几年前,马斯克的宇航公司SpaceX在向美国宇航局(NASA)、美国军方和其他政府机构寻求资助时,就曾遇到过这种偏见。美国政府和国会里的一些人,至今仍对私营宇航公司抱着怀疑和刁难的态度。

如果成功,那么……

BE-4发动机测试成功将达到一石二鸟的效果,不仅证明“未经验证”的公司能够胜任这份工作,而且证明甲烷燃料可以用于大型火箭发动机。

再就是, BE-4取得成功的话,将大大推动蓝色起源自己设计的New Glenn火箭研发进度。这种可重复使用的大型火箭配备七台BE-4发动机,预定于2020年发射,将成为国际卫星发射行业的重要参与者,并可能最终把人类送入太空。

即将进行的测试具有十分明显的意义。长期以来,SpaceX都是全球航天发射圈子里唯一的一家新一代航天企业。SpaceX一直以外来者的身份,孤军对抗传统的航天企业和政府发射机构。如果只有一位科技创业者梦想着实现可重复使用的火箭,人们可能会不屑一顾,把他视作天真的乐观主义者或者假扮成火箭专家的有钱人,但要是有两位科技创业者都研发出了他们自己的火箭发动机,那就很难忽视这股力量了。

翻译:于波

来源:Arstechnica

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