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[工程技术]为什么我国的运载火箭不回收?

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是成本问题还是技术问题或者是其他问题。
相关技术还在发展而已
“未来我们搞的运载火箭都必须是可回收的”
——谭永华
长征九号2022新方案变成直径11米 ,26个发动机并联
26个发动机并联 ,写明了要上 200吨级液氧甲烷发动机。
整个就是学习 星舰-猛禽发动机 的模式。
2022新方案上,可重复使用也写上了。长九要搞回收重复使用了。其他运力级别,会不搞回收重复使用吗?
摸着鹰酱过河,在摸了。
100%的技术问题。
所谓的成本不合算,本质上还是技术水平不行导致的。发射同样的载荷,同样是复用,航天飞机成本4亿,猎鹰火箭成本6000万(实际要低于1500万,多出来的4500万纯利是为了养星链项目),那不就是前者技术有问题么。
我国现在的问题是,即使不惜成本也搞不出来,因为发动机性能不够。
火箭这个结构其实是不适合垂直回收的,这也是为什么之前几十年只有美国人部分成功过。spacex能成功是因为他们搞出了超强的火箭发动机,可靠性高,体积小,推重比世界第一,这样就可以用数个小发动机捆绑来实现大发动机的功能。过去的火箭都是用三四个大发动机当第一级,火箭返回时剩余的重量不到发射时的十分之一,正常的发动机推力完全过剩,根本落不下来。马斯克反其道而行,9个发动机并联,落地时只开一个发动机,这个发动机再节流减小推力,正好抵消火箭重量。
评论也提到了,实际上梅林单发动机的最小推力仍然是比火箭空重大一些的,因此火箭要选择合适的时机反推,落地时正好速度为0,否则就飞上去了。但推力也不能差太多,10自重12推力可以,10自重100推力肯定没戏。话说回来,这样的做法其实也是有局限的,降落必须一次成功没有调整的机会,因此后续的星舰调整了设计,发动机最小推力是小于火箭自重的,这样落地时火箭可以悬停,慢慢挪到发射塔的悬臂上。
而且猎鹰9用的梅林发动机还实现了全自动制造,即使不回收,当一次性火箭用也比其他火箭成本低,这就是彻底的不同次元了。实际上,在猎鹰9能够稳定回收之前,其一次性发射成本已经低于中国和俄国了,只不过当时的猎鹰9性能差可靠性也差,没有多少人图便宜去选它。
我国发动机还是按照传统火箭大发动机的思路走的。氢氧发动机YF77比冲高推力低,导致推重比不足,因此需要捆绑推力高比冲低的煤油发动机YF100,一起作为第一级。在发射时这样的组合没问题,但回收时,由于两个发动机本身重量太大,导致火箭返回重量也偏大,这就要留更多的燃料用来返回,最后算下来,分给发射的燃料根本不够把二级火箭送进太空,那你还飞个球?
中国要实现spacex那样的火箭垂直回收,需要一个高推重比,比冲和推力均衡的中型发动机,这恰恰是我国的弱项。用现有型号改是可以的,但最后出来的火箭性能可能会很糟糕,勉强能实现入轨和回收,但运力非常低,只能做技术验证,无法投入运营。
这就是反对者说的“回收在经济上不合算”了。
我就猜到这个话题下面会有很多人说“火箭回收不经济,空天飞机才是未来”,就好像猎鹰9回收初期,知乎上一帮人拿伞降回收的新闻来证明中国已经掌握伞降回收技术。然而当时中国进行的只是火箭部件模型的伞降空投实验,距离火箭回收还差着十万八千里,反而是电子火箭实验室2022年真的要伞降回收了。顺便一提美国在90年代就已经完成伞降回收火箭的研发了,真真正正的全尺寸火箭,但是结果表明伞降不适合大火箭,所以作为储备技术了。
说回空天飞机。空天飞机区别于航天飞机的主要是两点,一是在大气层内靠机翼飞行,而非航天飞机那样垂直爬升,节约初段的燃料。二是在飞机形态下使用航空发动机,这样可以从空气中吸氧,避免自带氧化剂(煤油火箭氧化剂重量至少是燃料的两倍)。
而证明中国在空天飞机上取得突破的就是腾云工程的新闻。姑且不说这个项目目前没有详细资料,性能尤其运载能力存疑,光就这个东西本身的类型就能看出很多问题。
上面说了,空天飞机的核心是大气内用航空引擎,而这又分两个部分,低速阶段用涡轮喷气发动机,高速阶段用冲压喷气发动机。中国现在的涡轮发动机水平众所周知不太行,基本可以肯定,试验机是先用火箭发动机爬升加速,到达一定速度后启动冲压发动机。各国目前的高超音速导弹也是一样的原理。这样一来“自带氧化剂省重量”就打折扣了。甚至于可能腾云试验机本身就没有装航空发动机,是纯粹靠火箭发动机推动的,毕竟目前还是在气动实验阶段。
真正的问题还不在这里,而是这个原理下航天器很难做大,起码目前中国不可能。目前已知腾云工程采用的是飞机母机+航天飞机子机的模式,严格来说这只能算是一个过渡形态,离空天飞机相差太远。而这样的形态下,载机一定要相当大才行,而大飞机又是中国工业的痛点。
世界上尺寸最大的飞机并不是安225,而是美国的“平流层发射系统”,只是它的起飞重量低于安225所以很少被提起。这个巨型运输机是专为航天发射而研发的航天飞机母机,真正的空中发射平台。它的最大载荷是250吨,而且由于航天飞机子机是低速发射,因此燃料比例会非常高,航天飞机加上载荷不会超过25吨(已经是X37B的5倍了),能带多少东西可想而知。这个东西根本没有实用性,只能算是前往下一技术阶段的试验机,而光是这套系统已经比腾云工程大了不知道多少倍了。
腾云工程要发展出一个能与现在可回收火箭竞争的经济上可行的发射平台,就要制造一个起飞重量至少1000吨,载荷500吨,尺寸远超安225,飞行速度至少3倍超音速的超巨型运输机。
我100%肯定,2050年之前中国造不出来,实际上我怀疑任何一个国家在30年内能造出来这种怪物。


看到有人吹空天飞机,我就说几句我的看法:
空天飞机、可回收火箭两者不是替代关系而是互不关系。由于空天飞机可以直接在机场起降,起降的过载也低,很适合向太空运输人员。但是空天飞机为了降低高超声速下的阻力不可能有超重型火箭整流罩那么大的载荷舱。且飞机越大起降越困难对机场要求越高,所以限制了空天飞机的规模。
可回收运载火箭由于不需要在大气层内持续高超声速飞行,对降低阻力相对不苛求。加上如有必要可以回收第一级加一次性上面级配备超大型整流罩。做到直径15米都不是问题。所以超重型、巨型货物只适合用可回收运载火箭发射。
要想真正开发宇宙两者都必不可少。
纳粹出身的德国人冯布劳恩给美国搞火箭的时候,中国刚刚解放;
冯布劳恩搞的丘比特火箭把美国第一颗人造卫星送上天的时候,中国刚打完抗美援朝;
冯布劳恩搞的土星五号火箭把美国人送到月球的时候,中国人还没解决温饱。
现在给美国航天撑场子的,是南非人马斯克。
所以,只是时间问题。
好消息是,差的并不远。
这不来了:


(照片出处见水印,图侵删)
很多人回答这个问题时,有个预设前提,就是中国钱、时间、能力跟美国一样多。
事实是中国钱少,没能力广撒网,把所有构型、可能都干一遍。但美国和苏联真的都干了一遍,NASA的资料库非常丰富,各种实验数据无所不及,NASA对美国企业可以开放数据库,中国没法见到。我以前查找过一个简单的空间实验资料,美国人只说他们做过很多这类实验,飞过很多次,但具体的情况和最后结果就是不给你,花钱也不行。马斯克不但共享了美国的资料,还廉价拿到了苏联的资料。这些资料咱们出更高的价钱,俄罗斯都不卖,马斯克舔着脸笑一笑,给个钢镚毛子就双手奉送了。
钱可以压缩时间,当年普惠搞喷气发动机,倾家荡产搞了大规模测试基地,大范围地做各种测试和研究,奠定了今天普惠世界第二的地位。中国从建国就没钱,现在钱也不多。时间也比人家晚,搞航天的时间也短,自然积累就少。今天天宫直到2030年,可能都要重复做NASA 1960--1999年的空间实验。其实拿到相关NASA报告,这些真的就可以省了,但可能吗?就跟嫦娥地形车一代,被月壤划破线缆一样,你不做,就没法知道。NASA 60年就知道了,可就是不告诉你月壤实情。
中国没钱没时间,只能选少数几个方向突围,人才也有限,不能跟美国和苏联比。马斯克可以立在NASA的肩膀上,踩在苏联尸体上,中国不行。不但中国不行,世界上也没有第二家美国之外的公司能行,这就是现实。抛开美国,中国和其他所有国家比,已经很行了。等中国积累到一定广度和深度,将来某一天几个大学生可能搞出个思路清奇的火箭和飞船,但其他国家的国家队却搞不成。
你为什么要回收?
你回收后运载能力多少?
你火箭复用周期多少?
你火箭有没有多次重复使用能力?
你火箭定位是什么样的?
你火箭再入段如何姿控?
你火箭级间比怎么设定?
你选择海上回收还是陆地回收?
转自lm-51d YZ4D2
之所以不回收,就是目前技术能力还不够。
这不丢人,没事。
扯别的理由?作业没带就是没写。
对于楼上那几个口口声声说星舰和猎鹰被腾云计划秒杀的人,有几点疑问。
首先这个所谓的空天飞机的消息捂得严严实实的,一般人根本不知道这东西的详细参数和开发进度
从PPT落地有几年?或者几十年?有人说这东西就是当年震惊米国的超音速大气层水漂导弹,问题是我接受的消息源全是国内媒体,这种耸人听闻的新闻可信度有几成,也只能呵呵一笑罢了。
其次,要是真从PPT里面一步跨越到弄出来了,仅仅2吨leo说难听点够干啥的?就是维珍公司弄出来的那个四个人在卡门线附近飘一下的小飞机?那行了你也别吹嘘了,我给你下盖棺定论,这东西就直接被猎鹰给吊打了,更别说星舰了。
而且我根本不明白上面这些无脑吹腾云出来把猎鹰星舰吊打的出发点在哪。成本?猎鹰都回收10次了,虽然一级不能回收,但是星舰能完全回收,消耗的就是个燃料钱了。问题是,都消耗的是个燃料钱,我对上面那些腾云秒杀的言论是看不懂的。即使你再先进,你也就是个2吨leo的玩具。
人家马斯克的东西成批量规模化生产这都是看得见摸得着的,有生之年这个所谓的腾云不知道连猎鹰的尾气都能不能吃的上,更别提星舰了。拿PPT的东西完全不知道进度参数口口声声说人家落后,抛开事实不谈确实赢麻了,我看有的人也是下大棋下魔怔了。
连坠落姿态控制都做不到呢。每次发射后一级半随机砸在某个地方,挺刺激吧。
长征六号X:?
长征八号R:?
腾云:?
顺便说一下啊
是,这俩2025才能见人,腾云也得2030往后了
但是慢点就慢点
你先放眼看看全球
除了ULA那个爆笑如雷的迫真SMART Reuse
全球其他国家队航天机构别说什么回收了
连个跟进的动作都没见
欧空局还有个PPT,其他连PPT都没有
JAXA直接摆烂就表示H3就是打算在H2基础上进一步降低成本不回收了
为什么马一龙写公开信要钱的时候点名要打败CASC
因为也就CASC还需要“打败”
其他人都不用点已经败了
技术路线问题。
我记得在马斯克刚开始搞垂直回收时,
国内某些航天大V誓誓旦旦说不可行,
然后去研究伞降回收去了,
然后马斯克失败数次成功了,
还嘴硬说不划算,
现在马斯克有回收复用几十次的火箭了,
他们承认差距,决定摸着马斯克过河了。


高赞现在一水的说是技术问题,但整个回答却都不提及任何技术,让他们说可回收涉及哪些关键技术我们突破不了,他们也不说,无非就是信誓旦旦地把“我国航天烂,没技术,又烂又不知进取,空X世界第一”几个字翻来覆去的说。
好吧,那既然高赞都不愿意说,那我就说说可回收涉及哪些技术吧,当然只是简单地提一下。
他们可能想说的并不是我国航天落后的事。
对发动机稍微了解一点,就从发动机的角度谈一谈吧。
简单来讲就是:
发动机技术刚刚越过瓶颈:我国在长五的100系列之前没有一款成熟的大推力煤油发动机,现在也没有成熟的大推力闭式循环氢氧发动机。前几年没有可回收的需求(没那么多载荷要打)。难道要为了前几年那点卫星,专门研发一款可回收火箭,专门研发一款可复用发动机?
看似这两点没有关联,其实是1决定了2。
这两年任务明显变多,你猜是因为什么?
更新:看到有人说空天飞机,补充在最后面吧,关于我对空天飞机的一些看法。
我国航天绝对的世界先进,但要说哪里最落后,那肯定是液发了。
别的领域说落后,一般最多也就落后个二三十年。
大家可以猜猜液发落后多少年,我说50年,估计很多人都会觉得我保守。
想要评价一个国家的液发的水平,不能简单地从一个角度,比如制造、成本、管理、设计思路等等。我个人感觉,我国的液发在某些细节上可能到了前面,但最重要的,对液发系统的理解是落后最多的,整体来看,大概落后40-50年吧。
如果2030年咱们的480吨的煤油机能造出来,考虑到咱们相比RD180用了很多21世纪才有的新技术,整体来看会降低至25年以内,虽然RD180是上世纪90年代的作品了。
对了,我对480吨级的煤油机是乐观态度的,毕竟半系统试车都完成了,剩下最难的问题就是不稳定燃烧了。
液发的落后最难解决,烧人、烧钱还特别费工夫,但也同样对航天任务的影响较小(这可能是之前发动机发展停滞的原因)。目前的液发水平已经足够保证之后很多年的任务了。
相比美俄,我国液体发动机水平目前处于落后水平,还没到谈回收到程度。
想要造一台重复使用的发动机可以吗?当然可以,西安和北京不知道论证了多少年了,我国某些民营航天用多年前的方案都能搞个“可复用发动机”。问题是值得吗?
可重复使用发动机,说难不难,说简单也很不简单。
等发动机设计和制造成熟了,再谈回收不迟。
前几年的77、100遇到了严重的技术问题,导致我国发动机10多年都没有新的进展,相比之下隔壁空X又是回收猎鹰又是猛禽,不知多少国内的爱好者反思是不是我们的航天制度有问题。
但是这才是正常的。发动机太复杂了,每个新型号都会遇到很多以前从来没有遇到的问题,这就是“硬骨头”,想要解决,只能通过玩命花钱做实验解决。
这种大工程,部件直接的耦合关系太复杂,会出现很多很悬学的问题。
有的人说,我们也应该像空X一样,炸发动机,然后快速找到问题所在。
其实这话完全不对,先不说钱不钱的事,我们目前连发动机内部很多的问题的机理都不清楚,采用过于激进的技术方案会遇到太多太多的问题,效率几乎为0。
美俄为什么没有遇到这些问题?当然也遇到了,只不过他们在冷战期间就解决了。
我们目前处在补课的阶段,看起来进展很慢,但每一步都是必须的。
77和100多年没动静,但是一旦成功,大量的任务不就来了?500t的煤油,200t的氢氧不是马上就提上日程了?(说实话我更看好500t煤油,因为已经有100K铺路了,而200t氢氧相比77提升过大)是不是半系统试车都很快就成功了?
这就是因为在77和100的研制中,我们补了很多的课,所以之后的研发速度有了质的飞跃。
我国目前确实需要一款成本很低的煤油/甲烷机,在更激进的技术方案(回收)使用前,先通过降低100系列的成本肯定是一种合适的方案。
补充一下吧,关于上面第一条大推力氢氧的。
我国氢氧机YF77研发了很多年,有的人说,诶开式循环不应该更简单吗?是的,开式循环系统更简单,但有一个地方比较复杂,那就是涡轮。开式循环一般用的是冲击式涡轮,而闭式循环一般是反力式涡轮。
从公开的资料上来看,77就是被冲击式涡轮给难住了,里面的超声速流动太复杂了,之前没有氢氧冲击式涡轮经验的话(77之前应该只做过UDMH),很多问题太不好解决的。
另外,我国的第一台大推力煤油机就是闭式循环的,某种意义上也算是跨越式发展了。虽然系统上参考了RD120,但依然遇到了很多问题。各位想想,如果没有YF100,直接上大推力可回收,会遇到多少问题。
当然,有了YF100,谈可复用的时候底气就足了很多。
我想,如果有一天我们真的搞可复用,也许可以直接上100系列的复用版,100吨以下的开式循环扔给民营做就完事了(虽然用的还是那套),顺便培养下上下游供应链。目前来看也大概率是这条路线。
想要猛禽那种发动机,估计还得等很长时间。
关于空天飞机,简单来讲,就是技术难度太大了。很多人觉得这个东西很适合商业发射,我倒是觉得这个更适合军用,等技术成熟度再上几个台阶,再考虑商业发射的事。相当于为很远的未来做技术储备了。


百度百科腾云工程的介绍
科工集团做过各种各样的航空航天发动机(除了核火箭,基本上你能想到的他们应该都做过),理论上搞这种重复运载器有天然的优势,我也相信他们10年内应该能做个全尺寸样机出来,但问题在于商业发射的话值不值得。
最重要的是这东西真正能省多少燃料?和省下的燃料钱相比,大量研发经费的投入是否值得(从技术储备和军用的角度上讲肯定是值得的,这里说的是从商业发射的角度)?
就像航天飞机,冷战时候也能做出来,问题是做出来没法用啊,连冷战时期的US都负担不起。
当然,有了航天飞机,美国航天的发展基本上明朗了,这也可能是我们搞空天飞机的意义,留给时间去判断吧。
没有强大的发动机。
中国现在最先进的煤油发动机是长征七号的发动机,直面参数是很不错,还直接搬到了921火箭上。长征七号一级有6个发动机,有两个在芯级。
我不懂为何长征七号不直接取消助推器,加大火箭直径。这样在未来可以方便做回收。我猜测原因是铁路运输不了那么大,火箭发动机太大。
铁路运输限制最大直径,火箭只能做到3.35m。要取消助推器,火箭应该设置到接近4米的。
我认为中国最好的道路就是放弃再去研究大推力氢氧火箭发动机,长征七号的发动机进行优化,升级。主要的钱投去研究甲烷发动机,偷学猛禽火箭发动机的技术,马斯克都把火箭发动机工厂都拍视频出来了,大把学习资料可以少走弯路。
氢氧火箭发动机,燃料昂贵,储存氢气也是难事,又是一大支出,箭体肥大,因为密度低,比冲高,但压根不能长期在太空大量存货!还不如多带点甲烷燃料,弥补那么点比冲差距。
yf 100发动机




梅林发动机


猛禽发动机








长征七号发动机参数:
YF-100采用分级燃烧循环,富氧预燃。
富氧燃烧的高温会降低火箭发动机寿命,烧毁零部件,特别是涡轮增压泵。猎鹰九号最大的问题就是积碳。但也能复用14次了现在。
富氧燃烧的yf100,我认为很难有大的进化的。如此高的高温,就适合用作一次性使用。
重:1.9吨 海平面推力:120吨。
真空比冲:335m/s
推力调节:65%~100%
喷口面积:1.406平方米 喷口直径:1.338米
Merlin 1D++发动机参数:
不是富氧燃烧。


推进剂混合比:2.38
重:468kg 海平面推力:109吨
真空版梅林的真空比冲:348m/s。
看来大伙都只关注及只知道国字号,其实我们民间商业火箭都有在研发可回收可重复使用的火箭。(只不过目前没国字号那吨位的)
如:
1:深蓝航天的“星云-M”火箭成功完成百米级VTVL垂直回收试验 。

0
2:星河动力的“智神星一号”:50吨级“苍穹”液氧/煤油推力可让300吨级中型火箭垂直回收重复使用。
2022年星河动力会发5~6发商业火箭


3:翎客航天的亚轨道火箭:第四季度进行百公里级亚轨道飞行和回收试验。






4:星际荣耀
星际荣耀已落户文昌,将以在海南推进中大型可重复使用运载火箭发射工位为依托,以海上回收为目标,执行发射任务。同时组织和规划用于可回收火箭检测、处置、复用的复检中心的建设以及海上回收设施的论证和建设。


不是我国运载火箭不可回收,是需不需要。
像民间商业火箭需要,现不是都在研发吗?
一口饭是吃不成胖子的,一步一步来。
国字号有没有搞?你我怎么可能知道呢?
情况就是有些人还是别人家的“月亮”不仅更亮,而且还自带光环。
有一说一,本来不打算屎海畅游的,但是看见如此专业的回答属实心潮澎湃了




先说“CASA有竞争对手吗?”
据我所知,国家航天局是CNSA,航天科技是CASC,航天科工CASIC,其中主要负责运载火箭设计的运载火箭技术研究院和上海航天技术研究院分别是CALT和SAST
不愧是专业回答,干货满满,直击我的知识盲区,鉴于我对CASA不甚了解,这个问题我不能给出确切的答案
然后是“做不出来有什么后果吗?做出来了有什么好处拿吗?”
这题我会,答案先写在前面,做不出来肯定没有什么后果,也没什么好处拿。
因此,你鳖航天不会有任何技术进步,因为既没有惩罚也没有奖励,所以现在你鳖航天主力还是长征一号,只是万恶的利维坦让我们以为你鳖有了长征五号和空间站。
不愧是专业的回答,一语道破了利维坦的恶行,让被蒙骗的我认识到了世界的真相
接下来是“节约成本?钱不是写报告就有的吗?反正不是我的钱?省给谁啊?”
这句话充分体现了利维坦骗局的拙劣,因为在局域网上充斥着09版CZ-5DY,老CZ-8A,660吨级补燃煤油机版长九,千吨级固体助推版长九,220吨级开式氢氧二级版长九,YF-90版长九,YF-135版长九,一院版921,八院版921等一系列PPT,而利维坦甚至没有发布对应的立项新闻,在真理的面前,利维坦
nmd,太恶心了,不写了,锁评论区匿名防闹心,有异议默认我输麻了
本来大早晨不想多嘴,可看到高赞回答忍不住说两句,还被打上专业,可见知乎有多么不靠谱。
为何中国火箭不回收?因为回收了确实没用,不仅中国没用,其实本来空叉也没用。
因为每年的卫星太少了,而航天又是战略产业,你不能不养一个大摊子,这个大滩子的固定支出占了航天系统的绝对大头。甚至这个系统大部分工作属于没什么经济价值,纯粹不让这个摊子闲着,给他没事找事做做。你把发射硬成本降的再低也没什么意义,你不可能不养摊子,不仅国内,国外也是如此。
空叉其实开始也面临这个窘境,你把成本降下来有什么用,每年就那么百八次发射?于是,空叉不得不自己给自己创造出一个需求,星链。我不知道空叉的星间大容量光通信搞定了没有,没搞定星链会无比尴尬。
对中国来说也是如此,搞重复利用火箭纯粹只能当技术积累,除非你自己也搞星链,比如国内计划的鸿云鸿雁固网一堆烂七八糟的,可惜不管怎么算都是纯赔钱。也就美国这种有主角光环金融极其强大的国家能通过讲故事搞这产业。
此外如果降低成本的话,中国走了另外一条途径,就是把成熟的东西从这个摊子隔离,相当于“单独核算”,那成本瞬间可以降一大半。但这又回到那个问题,你就撑死每年两百次的发射啊。
有小伙伴说那你有本事去抢空叉的市场啊,你给空叉发射啊。恐怕你们不知道的是,虽然略显滑稽,中国航天发射是被美国制裁的!不仅美国的卫星不能用,任何国家的卫星,只要载荷上有任何一个美国元器件就不能用中国的火箭发射!至于为什么号称航天领先中国四十年的牛逼吊炸天的美国竟然还要制裁中国这个破摊摊,我也不知道,你们可以猜。
再说一句,航天,尤其是载人航天,探月探火,完全就是一个门面工程,像空间站这些完全就是给他们找点事干,别闲着蛋疼。过去中国挫嘛,没人看得起,穷人嘛,特别敏感,生怕别人说自己挫,咬着牙也要争一口气,航天的政治地位极高。可现在不一样了,航天的政治意义已经聊胜于无了,军工的优先级明显提高,跟军工相比,对航天的投入在明显降低,基本就是维持下这个摊子有点事做就行了的水平。
至于像贴近军用的,比如快速补星,快速反卫星,有什么进展我就不知道了,不过这个同样未必用回收这个技术方案,毕竟军用不那么关心成本。说不准还要公路机动,车载发射,或者空天飞机,机场起飞降落,提高战时生存能力,那可回收就基本不可能了。
干不了,办不到,没技术,没胆量。
有说中国体制问题对成本不敏感的。那就是国家故意放弃花一样的钱办更多的事喽,故意在浪费?一边夸着中国航天经费少不及NASA多少多少,一边说着中国航天不在乎成本是不是有点精神分裂。
还有说没需求的。本来中国就靠着南美和巴基斯坦的卫星做外贸了,现在阿根廷的生意也被抢了。那以后越南马来西亚新加坡泰国孟加拉老挝这些国家也想发干航天,都不用政治手段,价格战就打不赢,然后就开始喜闻乐见的影响政治了。
还有举航天飞机事故的。两次事故一次是密封圈失效一次是隔热泡沫被击穿,都和重复利用没半点关系。
不要拿什么长八长九腾云举例了,要么大家都比实物要么都比计划。
埃龙,马斯克在笑话我们,谁来解释一下为什么?
看多空X的很多;但空头也比比皆是。
当然猎鹰火箭是个工程奇观,对航天竞赛来说肯定是有需求的;但航天竞赛真的迫切吗?
而且可回收火箭的商业成功,特别是马斯克宣传的那种商业成功,是有条件的。
一级发动机只占火箭成本的一半左右(二级火箭),整个一级也就占火箭成本的60%左右;三级火箭甚至更低,怎么做到只回收火箭一级,就能做到减少成本到原来的70-80%呢——要达到宣传的效果,整个火箭几乎都要回收;几乎不需要保养成本;燃料费用要相当低;而且非直接火箭成本要相当低。
但是猎鹰9并不能在载重20吨的情况下单级入轨,而且美国的非直接火箭成本也相当不便宜。
马斯克报的价格,有点像房地产商给的“最低3000一平”结果你去了发现这个底价不包括装修,不同楼层有不同价格。猎鹰的优势区间是在低轨道拉满20吨的底价3,000USD/kg,实际上这个轨道高度对卫星本身是有损耗的,第一批星链已经再入了几个了。
当轨道高度和载荷不在最佳区间里,它的成本达不到宣传的底价,对于NASA的那些深空任务,实际上空X开价都相当不低,1,000km轨道美国间谍卫星的报价是18吨3亿美刀。
马斯克说他的火箭在5000万发射价格还能赚几百万美元,但问题是,拜科努尔一张船票都得浮盈30%,一般来说发射一次需要赚几千万美元,产业链上的公司才能都盈利。
马斯克在做账的时候玩了两个小把戏:
一是没计算火箭一级以外的费用;二是没计算高轨道和空载质量的费用。


可回收火箭单位成本运力增大了,但运营收益未必增加,道理很简单,货车变大了就一定能盈利吗?如果你买了个大货车,但是没有东西拉,那还是亏。你的车保养起来尚且花销不小,何况是火箭呢?
一只能上500km轨道的火箭在90秒内就会超音速,它的各类耗材零件也是需要大量更换的。即使运力很强,火箭每次发射如果打不满载荷,反而会出现发射的多亏得越多。
实际上中国现在的市场现状就是总量200来吨,但每年的不同时段,在不同的轨道有不同的发射需求,大概需要发射30-40次。这种情况只能把不同轨道的载荷5-10吨一车,在同一个窗口发射。
你按这个需求用成熟技术搓——哎,长三乙出来了。
长三乙现在的发射价格做账能做到5000万USD/次发射,但这没有意义,很多科研任务都不在低轨道需要更多的上面级费用;入轨精度高,发射费用也高;发射保险费用也更高。


许多小型紧急发射任务,不需要进入高轨道,可以用小号的固体燃料火箭发射。对于中国来说,这些小火箭还有为某些“快递公司”分摊成本的任务。
毕竟,在大型固体燃料灌注机近年来开发成功之后,脉动生产线灌火箭其实跟灌香肠差不多了,这么多固体燃料生产线,平时总不能闲着对吧。
而且火箭发射的费用还有大约一半,是火箭以外的费用也叫“非直接作用费”,比如发射场,测控人员,燃料,加注设备等等损耗的成本,这些成本是不会随着火箭回收而减少的,而且卫星本身的价值会影响到发射保险费用。
毕竟马家自己的星链小卫星没必要给自己买保险了是吧。


这样算下来,中国如果不大幅增加太空开支,实际上中国即使有了可回收火箭也是没法盈利的。对于我们现阶段的太空探索来说,卡脖子的不只是运力本身,载荷的技术含量远远超过火箭本身。
其实太空X的猎鹰火箭最大客户,除了马斯克自己实际上就是美国政府。太空X实际上是一家美国的B2G企业,它的客户是美国政府,它的盈利来自美国太空科研经费。中美那些10亿美金一颗的观测卫星,你们不会以为真的是观测大自然的吧
目前太空利用还没有脱离工程奇观,进入商业消费的程度。
我们真的急需一个太空工程奇迹来跟美国对抗吗?
地球90%的面积都是荒野,我们真的要去给野生动物和海洋生物们拉商业互联网吗?
房地产市场的泡沫已经够大了,高铁和5G现在不遑多让,我们还是脚踏实地得做科研吧。
许多商业公司现在正在做可回收小火箭,当个玩具做着玩就行了。
现在经济形势不好,未来商业发射能有多少融资都难说。
所以太空利用本身的突破,比火箭更重要。
看到那个高赞答案,我真的无语了。
火箭回不回收不是靠嘴的。
“为什么我国出不了马斯克?”
“为什么我们的技术比不上别人?”
“为什么我们的技术只会跟社区大妈抢菜?”
“马斯克这个人是什么环境成就了他,为什么我们没有这种土壤?”
……
问出这种问题的人,让我想到邻居3岁的小孩,总是问他妈妈:为什么别人家有大房子住,我家没有?
凭什么我们什么东西都要第一?样样都要比别人好?没有第一就是不如别人?就是体制有问题?
别人是第一强国,收割了全世界,世界最好的人才都往美国跑,他们没有做出最好的运载火箭才奇怪呢?
我们从连饭都吃不饱,到现在有自己的空间站,才经历了多少年?
我们的航天事业做得很差吗?
觉得我们这也不行,那也不行,那你就自己去干啊!
火箭不是烧煤的,啥也不懂,什么贡献都没有的人,你来评价什么火箭啊!
我们能不能说美国有的东西,我们也要有,还要比他们都厉害?
可以这么说,但要对自己说。
孩子不能对妈妈说:为什么别人家有大房子,而我家没有?
他只能对妈妈说:别人家有大房子,我长大也要努力,让我们家也有大房子。
我对我们从事航天事业的科研人员只有尊敬,他们在条件跟美国,跟欧洲,跟发达国家相比落后那么多的情况下,依然做出了非凡的成就。
虽然我们在很多细分的领域,可能仍然不如别人。
但我有什么资格对他们指手划脚呢?我要指责他们说:为什么火箭不用煤吗?
反过来:
为什么美国二战收割全世界,几十年前就能登月了,现在为什么连自己的空间站都没有?
网罗了全世界的人才,为什么发展越来越慢,科技没有一点进步,很多领域甚至倒退了呢?
是体制的问题吗?
长征5号最初几次发射都出问题了。关键就是当时一级火箭发动机达不到475秒稳定工作的要求。
所以回收火箭没那么简单,一次性使用对工艺制造要求更低,更适合我国目前的国情。
马一龙搞的可回收鞋路我们不搞。
马斯克有向轨道发射几万颗小土豆卫星的需求,就是那个星链计划,所以马斯克对运载火箭发射的需求简直爆棚,开发低成本发射技术是划得来的。
中国目前还没有这么大的航天发射需求,国内的网络基础设施建设的非常好,低轨道通讯卫星提供的网络服务在中国商业化前景不太好,除非是在罗布泊的中心刷微博、追剧这种,反正正常情况下我是没想到谁想用更贵更慢的卫星网。
中国5G走向国际都一步一个坎,中国版“星链”在面向国际市场的时候除了面对正常的商业竞争,还有很大的政策风险,获得市场的可能性不能说是零吧,但目前的国际形势下也只是存在理论可能性。
即便有服务国内军事部门的需要,因为需要支持的用户数量有限,所以也不需要太大规模的组网,当然,军事通讯需求会不会选低轨道小土豆就是另一个问题了。
马斯克说2026年之前星链要发射12600个卫星,整个组网要3万颗卫星,光马斯克自己手底下一个公司的需求就大几千次发射,这么算可回收火箭肯定能回本,中国去年还不到200次发射,你就算有现成的可回收火箭技术也未必能回本,更何况也没这技术啊。
纵观全球,太空发射技术基本都是商用的拣军事需求的便宜,军事需求出钱研发,有了成果改一改看能不能商用,包括马斯克的可回收火箭技术也是在冷战时期做了大量研究工作的。
中国目前在军事航天领域投入重点从公开资料分析应该是各种再入式轨道飞行器和各种亚轨道飞行器,在火箭发动机领域主要是固体火箭发动机和大推力液体火箭发动机,似乎军事领域并没有大资金投入可回收火箭领域,如果未来中国有低成本发射卫星的需求很可能会走空天飞机的技术路线而不是可回收火箭。
这个问题下太多人吹空天飞机贬可回收火箭了,只顾着吹空天飞机的优势、闭口不提劣势,连空天飞机取代可回收火箭都出来了。
列一组起飞重量与LEO运载系数的比例


排除在地球上永远都实用不了的ssto单级入轨,用两级的tsto举例。
按照腾云的ppt近地轨道运载系数只有1.11%,即便放宽到1.5%(我相信不会有人认为运载系数能更高),运送10吨就要667吨起飞重量,比安225多27吨;现在通常实用火箭的leo运力在20吨左右,那么就需要1333吨的起飞重量(按1.2算就是1666吨),地球上都没有出现过这么重的飞行器,更别说还要飞到6M以上的高超音速了。因此,tsto的运力上限很可能在10吨以下。当然,如果把二级换成火箭,运输20吨没有问题。
那么,星舰一次打100吨,1333吨的空天飞机需要打10次,真的会更经济吗?
空天飞机无法取代火箭的原因有两个,一是入轨负荷低,二是不能运输大尺寸物体。很多载荷是不可分割的,超出运力了必然要用到火箭。然后空天飞机在稠密大气层内高超音速飞行,必须考虑气动,而tsto只有背部才有阴影区,这个有限的阴影区只能背负携带火箭发动机的二级,尺寸受限不可能发射大尺寸物体。
故,说空天飞机淘汰可回收火箭的都是扯淡。
最后是空天飞机的劣势
1.需要大气中的氧,因此必须飞行在稠密大气层内(对火箭而言,海拔35km依然是稠密大气层),只有这样进气道才能吸入足够的氧供超然冲压发动机产生足够的推力。
2.死重大,凡是利用气动面大气压力差产生升力的飞行器都需要看升阻比,亚音速飞机巡航时升阻比可达13,超音速战斗机巡航时升阻比可达5,亚音速飞翼飞机巡航时可达20,说明速度越快巡航升阻比越小,那么需要的推力就越大。我们知道涡扇、冲压等等需要外部氧化剂的发动机在推重比上比火箭发动机至少低1个数量级,这样发动机就会很重。
因为tsto一二级分离速度在6M以上才能等同火箭,这就需要tsto以6M在稠密大气层内飞行,大气动压与气动摩擦加热都是速度的平方倍增,因此材料的耐压、耐热和机体的冷却都会很难(注意,用低温燃料带走热量冷却是不可行的,比热容太低了)。历史上双3的黑鸟使用全钛合金,航空铝或者锂铝合金这些低密度材料很明显做不了蒙皮,钢也不行,必须贴隔热瓦。而蒙皮里面的框架结构也得跟着加强,超音速战斗机的框架结构系数占空重的15%以上。毫无疑问,tsto的死重会很高,不知道少带的氧化剂能不能填补额外增重。
3.经济性未知,尽管理想中的空天飞机可以跟客机一样辩解,但实际上谁也无法肯定一定会便宜。要知道你需要将一架数百吨乃至千余吨的飞行器进行高超音速飞行,不是亚音速巡航,真的只需要简单维护吗?真的廉价吗?
至少,可回收火箭已经证实了高频率发射(猎鹰9号的记录:23天内5次发射、平均4.6天发射一发,复用周期27天)、相对经济性(猎鹰9号记录:季度拼车服务200kg/100万美元,入轨成本5000美元/kg)以及通用性(猎鹰9号可以打15.6吨(有效质量)星链leo、小卫星拼车一箭142星、5.5吨GTO、8吨亚GTO、组成重型猎鹰打高轨/深空载荷、空间站载人发射)。
先问是不是再问为什么




国内不管是官方的科研院所还是民营航天都在发展可回收火箭,基本上就是一大趋势
主要是在马斯克成功之前,包括NASA自己都对可回收火箭持观望态度
直到马斯克不但回收成功,而且还把发射成本控制在2000万美元左右
尤其是NASA预算基本上按亿起步的情况下
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加:2024-03-18 12:12:40  更:2024-03-18 12:22:56 
 
 
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