理论教育 设计制造发射系统的创新方案

设计制造发射系统的创新方案

时间:2023-05-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:如今,设计火箭和导弹系统的基本方法已众所周知,但这些系统的设计和制造方式仍有改进的空间。关键是找到更好的设计、制造、质量测试的方法,甚至是找到制造可重复使用火箭系统的方法。为实现更高的成本效益,SpaceX 公司的另一目标就是实现垂直集成。因此,SpaceX 公司正在寻求建造其运载火箭的发动机、燃料箱、泵送和制冷系统以及其他组件,以便其能够控制供应链并优化生产,从而保证质量并控制成本。

设计制造发射系统的创新方案

如今,设计火箭和导弹系统的基本方法已众所周知,但这些系统的设计和制造方式仍有改进的空间。这些改进不必涉及新型推进系统。关键是找到更好的设计、制造、质量测试的方法,甚至是找到制造可重复使用火箭系统的方法。在制造方面可能会使用3D 打印或增材制造。有人设想使用增材制造来制造火箭发动机运载火箭的其他关键部件。这种方法不仅可以降低生产发动机和部件的成本,还可以帮助精简和优化制造过程中的质量保证设备。

现在正在进行着一个更根本的转变,即从仅能使用一次的一次性运载火箭(ELV)转变为可重复使用20~30 次的运载火箭。该设计概念要求一级火箭返回到预定位置。这项技术早期已在埃隆·马斯克的SpaceX 公司和杰夫·贝索斯的蓝色起源公司进行了验证。如果这两个可重复使用发射项目都成功了,那么其他项目无疑将接踵而至。

为实现更高的成本效益,SpaceX 公司的另一目标就是实现垂直集成。因此,SpaceX 公司正在寻求建造其运载火箭的发动机、燃料箱、泵送和制冷系统以及其他组件,以便其能够控制供应链并优化生产,从而保证质量并控制成本。

至少在设计理念上,可重复使用火箭系统可以在很大程度上降低发射成本。而降低成本最有效的方法是使大型太阳能发电卫星可行,在太空组合其他大型结构用以研究或形成一个防止在地球磁极由北向南和由南向北移动期间日冕物质大规模抛射的“太阳盾”这种方法将为航天发射带来重大变化。这种新的发射经济也可以促进人们在月球或火星上建立永久基地。(www.daowen.com)

可重复使用运载火箭还可以在太空中建立更大规模的结构和栖息地,从太空旅游到各种形式的行星防御,甚至可以在太空中建立可以应对气候变化的结构。总之,这可能会是一种全新的局面。

然而,考虑到化学燃料大量发射进入轨道增加了对太空环境的影响以及对平流层的潜在污染,我们必须减少对化学推进系统的热衷。简言之,或许在未来40 或50年中,可重复使用运载火箭将从化学燃料运载火箭向最佳的新系统过渡,未来的新系统可能会通过系绳甚至太空电梯将物品运送到轨道。

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