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略说苏联能源号运载火箭,号航天飞机

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  • 名称:暴风雪(Buran)号航天飞机
  • 制造商:闪电科学生产联合体(NPO Molniya)
  • 发射日期:1988年11月15日
  • 发射地点:哈萨克斯坦,拜科努尔
  • 轨道:252公里×256公里,倾角51.6°
  • 运载火箭:能源号
  • 纬度:北纬45度37分41.63秒
  • 经度:东经63度18分16.42秒

研制历程

为了取代发射成功率为零的N1火箭,苏联在1974年启动了新火箭的方案论证工作,能源科研生产联合体则提出了祝融星计划,其准备效仿美国用可重复使用的航天飞机来取代造价高昂的土星五号运载火箭,计划设计一款以质子号火箭为基础,使用与质子号相同的燃料,但是体积更大,推力更强的运载火箭。

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在NASA于1973年发射天空实验室后因为无法负担土星五号火箭高昂的发射费用而不得不放弃继续使用它时(
“阿波罗一联盟”
号的联合飞行是在2年后用小型“土星”1B进行的),苏联却仍然在不遗余力的研究高能低温推进技术。1987年5月15日,苏联价值200亿英镑的“能源”号
重型运载火箭首次在哈萨克斯坦的丘拉坦发射场进行了发射并取得了圆满成功,这也表明了苏联在工业开发太空方面即将领先全球。

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  • 名称:天顶号
  • 制造商:SOD Yuzh /NoyePoYuzhMASh
  • 发射日期:哈萨克斯坦,拜科努尔(天顶号,天顶2sLB和天顶3sLB);太平洋,海上发射平台(天顶2sL和天顶3sL)
  • 首次轨道发射:1985年4月13日(天顶2号);1999年3月28日(天顶3SL)

结构特点使用情况

简介

能源号运载火箭是苏联研制的一款超重型运载火箭,其至今仍然保持着世界最强火箭运载能力的记录,它是由前苏联能源科研生产联合体研制生产的,能源号运载火箭属于一次性使用重型运载系统,在当年,它是暴风雪号航天飞机的助推器,其近地轨道运输能力为105吨,地球静止轨道运输能力为20吨。

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能源号运载火箭作为一款拥有全新结构设计的大推力火箭,其最突出的性能表现就是恐怖的有效载荷(能源号超过100吨的有效载荷相当于苏联每年送入近地轨道有效载荷的三分之一),一枚能源号运载火箭的运载能力相当于五枚质子号SL-13运载火箭或15枚联盟号A4运载火箭。

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左一左二为祝融星-大力神运载火箭,当中的小弟是能源-M火箭

型号演变

  • “天顶号”火箭的第一级和第二级,以及“天顶3sL”的“布洛克-DM”上面级都由俄罗斯Energia公司和Energomash公司提供。在拜科努尔进行的商业发射于2008年开始,使用的火箭为Rsc
    Enegomash公司在俄罗斯生产的“天顶3sLB”,这个型号装备了改进型“布洛克-DM”第三级。装备了改进的第一级发动机和飞行控制系统的“天顶M”于2007年7月29日首次发射。

使用情况

“暴风雪”号航天飞机完成了两圈地球轨道的飞行。“能源”号的核心级发动机在发射升空8分钟后关闭,“暴风雪”号航天飞机在160公里(99.4英里)的高度上脱离。大约两分钟以后,“暴风雪”号的机动发动机点火67秒,将航天飞机的高度提升到了250公里(155英里)。

另一次机动是在太平洋上空将轨道调整成圆形时进行的。点火制动是在第二次飞越太平洋上空时进行的。任务结束时,“暴风雪”号航天飞机自动降落在了哈萨克斯坦的拜科努尔发射场。2002年5月,唯一架进行过实际飞行的“暴风雪”号在“能源”号机库倒塌时被破坏了。

总结来说

能源-暴风雪项目是苏联在征服太空历程中最为野心勃勃的计划,其数十年的研发一扫N1前耻,也标致着苏联科学技术在航天运载火箭发展上的一大跨越,当时苏联最大的科学和工业中心、1286家企业和86个部委的100多万人直接参与了该项目,然而在1988年首飞成功之后,该项目资金就已经濒临耗尽。

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为了这个大项目,苏联投入了整整140亿卢布(当年的卢布不同于现在的卢布。按项目周期接近完成时的1985年看,当时苏联官方给出的美元兑卢布的汇率为1美元=0.7642卢布,恰好相当于现在美元与英镑的汇率。而如今,在2017年8月底,1美元=58.36卢布。也就是说,包括能源重型运载火箭在内的一揽子大型航天项目的总投资额相当于今天的1215.043亿元人民币,可谓是力度空前)。再加上切尔诺贝利核事故,为了遏制美国的星球大战计划而上马的各种烧钱的项目,它们在某种意义上加速了苏联的解体。

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在苏联解体之后,昔日的计划更是彻底失去了经济支持。1991年,苏联军方停止了对该计划的拨款支持。1993年,暴风雪航天飞机机身的设计者,莫尔尼亚联合体被迫承认,暴风雪计划就此结束。而本篇的主角——能源号运载火箭因为各种政治与经济原因只能存放在库房中,2002年能源号火箭连同一架可以飞行的暴风雪号航天飞机一道,在拜科努尔的厂房坍塌中被摧毁。(能源号的技术大体和N-1运载火箭、TOPAZ-2型空间核反应堆电源以及雅克141结局一样被美国人购买用做航空航天技术储备。)

参数

  • 长度:58.7米
  • 中心直径:3.9米

图片 7暴风雪(Buran)号航天飞机苏/俄图片 8

性能参数

能源号运载火箭是一种两级火箭,高度接近60米,芯级直径8米,总发射质量大约为19600KN
,总发射推力为 29400
kN,其发动机比冲值在4705以上,单台推力在323KN以上,推重比大致与美国航天飞机相当,如果经过充分改进,甚至可以一次将270吨货物送入近地轨道,绝对是迄今为止运载能力最强的火箭,没有之一!

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总装厂房内能源号火箭的4台助推器

能源号运载火箭的氢氧发动机RD-0120真空推力达到190吨,真空比冲为454.5秒,(仅次于美国338吨的RS-68、213吨的SSME、优于法国136吨的Vulcain
2,日本111吨的LE-7A),单次使用时长为500秒,可重复使用十次,就算是与美国的SSME等大推力氢氧发动机相比,性能也毫不逊色,而且RD-0120结构更简单,设计更有创意。

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火箭助推器装配大厅

正如上文提到的,能源号运载火箭的设计初衷是为了运载暴风雪号航天飞机(这也是能源号的载荷位于火箭的侧面而不是顶部的原因),但是这并不意味着它不能执行常规重型运载火箭的发射任务,在能源号第一次发射任务中就携带了“极地”号斯泰基-DM型试验飞船。

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研制历程

“天顶号”运载火箭开发于20世纪80年代,火箭的第一级和第二级,以及“天顶3sL”的“布洛克-DM”上面级都由俄罗斯Energia公司和Energomash公司提供。

参数

  • 长度:36.7米

火箭回收技术的先行者

类似于能源号这种重型运载火箭发射费用十分昂贵,如果是一次性使用,就连美国这样财大气粗的国家都接受不了(土星五号被迫下马就是因为资金问题),因此苏联为了大幅度降低使用成本,在火箭助推级和芯级回收技术方面做了大量可行性研究,“能源号”火箭每个助推器外侧的上、下两端增设了回收设备舱,在底部还可以安装一个独特的折叠式桨叶状减速机构,因而其发射后可以借助回收系统来回收助推级乃至芯级(苏联在火箭回收技术方面可比美国Space
X早了好多年),但是最终因为缺乏研发资金能源号运载火箭还是被设计成了一次性使用。

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能源号火箭结构视图

结构特点研制历程型号演变

有效载荷

  • 30吨

  “暴风雪”号航天飞机是前苏联为了应对美国航天飞机而开发的。它是前苏联/俄罗斯的第一架(到目前为止也是唯一的一架)可重复使用的载人空间运输工具。航天飞机前方的座舱能够容纳六名机组乘员,但它的唯一一次飞行是无人的。在这次飞行之后,“暴风雪”号航天飞机就因为费用问题而被弃用了。

结构特点

使用的火箭为Rsc Enegomash公司在俄罗斯生产的“天顶3sLB”,这个型号装备了改进型“布洛克-DM”第三级。装备了改进的第一级发动机和飞行控制系统的“天顶M”于2007年7月29日首次发射。

结构特点

“暴风雪”号机身并没有装备火箭发动机。“暴风雪”号像滑翔机一样返回地球,并在跑道上着陆。下落过程中的热保护需要40000块定制的隔热瓦。

“暴风雪”号航天飞机上虽然没有主发动机,但有两台小型机动发动机,着落时如果第一次着落不成,还可以像普通飞机一样拉起来,再次进行着落,安全性能比较高。

“暴风雪”号在轨道运行时,完全依靠无人自动驾驶,其技术难度更大。

有效载荷

  • 天顶2号,13740千克(30 290磅);地球静止转移轨道。天顶3sL,6 160千克(13552磅)

  “天顶号”运载火箭开发主要目的有两个:一是作为“能源号”的液体燃料捆绑式助推器,二是加装第二级后作为独立的运载火箭使用。当时计划用“天顶号”来取代“联盟号”运载火箭进行载人航天任务,但这些计划由于前苏联的解体而放弃。在“能源号”的两次发射中,四部“天顶号”捆绑式助推器都运行得非常成功。

图片 13天顶号苏/俄图片 8

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