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美國獵鷹9號火箭可回收 長征五號「失控」墜毀,中美箭真是技術差距大? 原來只是蘋果和橙比較

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美國獵鷹9號火箭可回收 長征五號「失控」墜毀,中美箭真是技術差距大? 原來只是蘋果和橙比較
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美國獵鷹9號火箭可回收 長征五號「失控」墜毀,中美箭真是技術差距大? 原來只是蘋果和橙比較

2021年05月09日 09:30 最後更新:09:31

西方炒作搭載太空站的長征5號B會「失控」墜毀。而馬斯克迷們時常津津樂道話美國SpaceX的獵鷹9號火箭可垂直回收,並且是穩穩著陸於汪洋大海中的一葉「方舟」上,不僅如此,其中的一枚火箭竟然回收併發射了9次。於是大呼曰:「馬斯克代表未來!」

反觀中國的長征5號B火箭,雖說比獵鷹9號腰圍大了一圈,但運載能力差不多,更重要的是長征5 B是一次性,用完即棄,「實在是浪費」。每當說到這裡,「馬斯克迷」們無不充滿嫌棄。

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長征5號(左)與回收的獵鷹9號(右)。

長征5號(左)與回收的獵鷹9號(右)。

獵鷹9號一級火箭空中減速,和第二級的太空船分離。

獵鷹9號一級火箭空中減速,和第二級的太空船分離。

中國空間站天和核心艙從海南文昌成功發射後,被譽為天和核心艙「同胞兄弟」的1:1結構驗證件實物,在北京中國科技館亮相展出。中新社圖片

中國空間站天和核心艙從海南文昌成功發射後,被譽為天和核心艙「同胞兄弟」的1:1結構驗證件實物,在北京中國科技館亮相展出。中新社圖片

獵鷹9號第二級分解掉落西雅圖。

獵鷹9號第二級分解掉落西雅圖。

長征5號B火箭是巨大的。

長征5號B火箭是巨大的。

長征5號(左)與回收的獵鷹9號(右)。

長征5號(左)與回收的獵鷹9號(右)。

網易有科普文章,詳細比較兩種火箭的不同。文章認為第一點需要糾正的是:長征五5號B火箭的近地軌道(LEO)運載能力官宣是「大於22噸」,它將22.5噸推到近地軌道沒有問題;獵鷹9號LEO運載數據卻有兩個——不回收火箭時22.8噸,如果想回收一級火箭到著陸平台(ASDS),則最多只能運15.6噸,少了7.2噸。

單從最大荷載來看,獵鷹9號理論上也可以將22.5噸重的中國太空站「天和」核心艙送上天,當然它無法回收火箭。但是考慮到「天和」核心艙帶整流罩後的高度達20.5米、直徑5.2米、重量達到27.5噸,對於獵鷹火箭來說太大太重,再要想用回收一級火箭把它送上太空是沒有可能的。

為什麼獵鷹9號運載能力會變小?因為它回收一級火箭是以消耗燃料為代價的,這些燃料抵消了荷載重量,因此產生了7.2噸的荷載差距。

獵鷹9號一級火箭空中減速,和第二級的太空船分離。

獵鷹9號一級火箭空中減速,和第二級的太空船分離。

其實獵鷹9號火箭更像是一枚加長版長征5號助推器,二者都是燒液氧煤油,直徑相仿,點火助推時間都是170秒左右。長征5號火箭大約在220秒左右飛出大氣層拋整流罩,獵鷹火箭第一級則需要在大氣層內就脫離返回。

根據任務的不同,獵鷹9號一級發動機關機並與二級火箭分離的高度大約在65~76公里之間,未出大氣層;末速度約4.9~6.8馬赫,這個速度與23馬赫的第一宇宙速度相去甚遠。

我們發射衛星、飛船和空間站等航天器,首先需要將它們送出稠密的大氣層,同時賦予它7.9公里/秒的初速度,這樣才能保證航天器長時間穩定運行的需要。從這個角度看,獵鷹9號火箭的第一級無論從高度還是速度方面都無法滿足要求,它從設計時就沒有考慮要飛出大氣層。

與包括獵鷹9號在內的大多數運載火箭不同,長征5號B是「一級半」構型的火箭,它的4枚助推器加起來算「半級」,在大氣層內脫落;芯一級火箭不僅需要將天宮太空站核心艙推出大氣層,送到200-400公里高度的軌道上,還需要給核心艙一個7.9公里/秒的初速度,確保它不掉下來。

中國空間站天和核心艙從海南文昌成功發射後,被譽為天和核心艙「同胞兄弟」的1:1結構驗證件實物,在北京中國科技館亮相展出。中新社圖片

中國空間站天和核心艙從海南文昌成功發射後,被譽為天和核心艙「同胞兄弟」的1:1結構驗證件實物,在北京中國科技館亮相展出。中新社圖片

於是當火箭與核心艙分離的時刻,長征5號的芯一級實際上也跟在「天和」號核心艙的屁股後面,成為一個環繞地球飛行的航天器了。

許多朋友都知道地球大氣層100公里高度有一個「卡門線」,這裡被稱為大氣層的邊界,於是都說地球大氣層的厚度是100公里。需要說明一點:大氣層其實並沒有明確「邊界」,我們經常稱之為太空的400公里高度實際上屬於大氣層「熱層」,這裡依然有稀薄的空氣,因此也存在空氣阻力。在空氣阻力作用下,太空站不斷減速,若不自行推進,每天會往下掉100米。

中國的太空站圍繞地球運轉時,會因為地球引力影響軌道高度,此時需要發動機消耗額外推進劑來抬升軌道。中國太空站配備額外配備4台霍爾電推進系統,可有效節省核心艙自帶推進劑的消耗。

長征5號火箭在關機後,同樣因為空氣阻力的作用,也會不斷下降高度,它不再有推進動力。2021年3月26日凌晨,一群燃燒的火球劃破美國西雅圖的夜空,這是獵鷹9火箭第二級掉落的殘骸。按計劃,SpaceX這枝回收火箭應該利用火箭剩餘的燃料減速,讓二級火箭在3月4號重返大氣層,火箭因為點火失敗在軌道上多漂了22天,最後失控落在了華盛頓州。美國的火箭是會失控掉落的,因為它的計劃是回收,不能回收是失控的結果。

獵鷹9號第二級分解掉落西雅圖。

獵鷹9號第二級分解掉落西雅圖。

那麼長征5號B的芯一級火箭果真也是像西方媒體描述的那樣是「失控火箭」嗎?長征5號B和「天和」核心艙的發射時間是4月29日,長征5號B重返大氣層的時間是5月9日前後,總共才9天多時間,按自然軌跡沒有那麼快掉落,因此我們可以下結論:長征五5號芯一級火箭在與「天和」核心艙分離後利用剩餘燃料「踩了一腳剎車」,所以提早返回,它的返回軌道是科學家們已經計劃好了的,是「受控墜落」而非「失控殘骸」。

那麼,讓一枚巨大的火箭從近地軌道受控降落在指定區域的難度到底有多大?到目前為止沒人能做到,也沒必要做這件事情。

SpaceX為了節省發射成本,讓它的獵鷹9火箭第一級受控降落在海面移動躉船上,這不僅需要精確控制技術,還需要付出7噸荷載的代價,你也可以將它理解為大馬拉小車付出的「成本」。獵鷹9號一級火箭無論從高度還是速度都比較低,如果從大氣層外以23馬赫的高速度返回,其難度要高出幾個數量級,在經濟上也是不化算的。正因為如此,SpaceX在2014年就正式宣佈放棄二級火箭的回收計劃,改為「受控墜落」(只回收一級火箭)。一個4噸重的助推器尚且如此,更不用說全程控制一枚18噸火箭要回收,要付出多大代價了。

長征5號B火箭是巨大的。

長征5號B火箭是巨大的。

火箭再入大氣層時,由於與空氣劇烈擠壓摩擦產生幾千度高溫,它的鋁合金殼體以及復合材料燃料箱會燃燒並解體,裂成碎片、化作塵埃。與太空站不同,火箭的零件大多又薄又輕,因此即便有少量掉到地面上,也不會構成大的傷害。長征五5號B的殘骸墜落軌跡經過反復計算,它的落區大概率位於海洋,砸中人的概率可以忽略不計,我們大可不必擔心。




深喉

** 博客文章文責自負,不代表本公司立場 **

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美駐日大使:美防務公司武器運輸拖延,正破壞美及盟友遏制中國的努力

2025年01月10日 12:37 最後更新:12:43

頻繁對華放狠話的美國駐日本大使伊曼紐爾(Rahm Emanuel),卸任之際又再次渲染中國威脅論。

美國駐日本大使伊曼紐爾。視頻截圖

美國駐日本大使伊曼紐爾。視頻截圖

他聲稱美國防務公司對美國構成的風險遠大於中國,理由則是「長期的武器運輸拖延,正在破壞美國盟友間為遏制中國軍隊而日益強化的協作努力。」

據彭博社報道,伊曼紐爾8日在接受採訪時表示,美國防務公司優先考慮股票回購,而不是向美軍及其盟友提供武器,此舉正損害美國國家安全利益。

他稱,這些公司更注重提高其股票價值,而不是投資生產能力,這導致了武器運輸的延遲,可能會損害美國的安全並削弱美國的聯盟。

「與中國相比,美國國防工業對美國安全和威懾可信度構成的風險更大。」伊曼紐爾說,他親眼目睹了國防裝備運輸長年拖延對美國軍方及其區域盟友造成的破壞性影響,數不清多少次用政治資本來掩蓋他們的失敗。

他補充說,一種解決方案是,如果國防承包商未能按時交付訂單,則禁止他們在數年內回購自己的股票。

報道稱,中東和烏克蘭日益緊張的地緣政治局勢和衝突推動了對國防產品需求的增長,雷神技術公司、諾思羅普·格魯曼公司和洛克希德·馬丁公司從中受益。

彭博社整理的數據顯示,2023年,洛克希德·馬丁公司和雷神技術公司用於股票回購的資金總額高達189億美元,而資本支出僅為41億美元。

上述兩家公司未回復置評請求,另外兩家實施股票回購計劃的諾思羅普·格魯曼公司和通用動力公司也沒有回應置評請求。

據報道,像F-35戰鬥機製造商洛克希德·馬丁公司這樣的承包商也受到了美國當選總統特朗普支持者的批評,他們認為國防的未來在於高科技創新者。

億萬富翁、政府效率部部長馬斯克曾在社交平台X上發帖奚落載人戰鬥機,他表示,在無人機時代,「一些白痴仍在製造像F-35等載人戰鬥機」,這種戰鬥機只會害死飛行員。他還寫道:「F-35的設計在滿足需求層面就不可行,因為它要滿足太多人的太多需求,這使其昂貴且複雜。所謂樣樣通,樣樣松,成功從來都不在其可能出現的結果之列。」

長期以來,馬斯克一直聲稱洛克希德-馬丁公司生產的載人戰鬥機即將被淘汰,認為無人機戰爭才是未來的趨勢。他呼籲研發由人類遙控、具有自主機動能力的戰鬥機。

正在洛克希德·馬丁公司工廠製造的F-35。資料圖片

正在洛克希德·馬丁公司工廠製造的F-35。資料圖片

報道指出,伊曼紐爾的言論是美國官員中關於國防承包商大規模股票回購計劃的最為尖銳的聲音。去年,美國海軍部長托羅(Carlos del Toro)表示,防務公司應該優先考慮造船廠的開支,而不是股票回購。

目前,美國在擴大海軍或更換老舊船隻的能力落後於中國。雖然美國計劃每年生產兩艘核動力攻擊潛艇,但造船廠目前只能打造一艘。

製造能力的限制和冗長的行政程序,也導致美國向日本等盟友交付國防裝備的延誤。蘭德公司資深政治學家霍農(Jeffrey Hornung)建議,政府需確保提供可靠的資金,使美國承包商相信未來有更多合同。

霍農說:「想想最近國會和白宮在談論建設一支龐大的海軍時是多麼的前後矛盾,他們從未為這些承諾投入資金。」

現年65歲的伊曼紐爾出身芝加哥,曾任國會眾議員,公職經驗豐富。自2022年初,伊曼紐爾開始就任美國駐日大使。

在採訪中,伊曼紐爾還不忘扯上中國,聲稱長期的武器運輸拖延,正在破壞美國盟友間為遏制中國軍隊而日益強化的協作努力。

他批評國防工業高管一直未能按時履行承諾的訂單,卻不承擔任何責任,並表示現在是他們 「參與遊戲的時候了」。「在你們解決這一問題前,你們的股票期權將不會因為股票回購而提升價值。」

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