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本文摘要:2020年5月5日18点整,我国长征5号B运载火箭乐成从位于海南的文昌卫星发射中心发射升空。这枚起飞重量达837.5吨,近地轨道运载能力达25吨的庞然大物让我国在“大火箭俱乐部”中坐稳了席位。 不外虽然我们拥有了长征五号,可是其距离“大火箭俱乐部”的头部人物还相去甚远。那么人类最大的火箭是什么型号?以人类现在的技术能够最大制造多大的火箭呢?

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2020年5月5日18点整,我国长征5号B运载火箭乐成从位于海南的文昌卫星发射中心发射升空。这枚起飞重量达837.5吨,近地轨道运载能力达25吨的庞然大物让我国在“大火箭俱乐部”中坐稳了席位。

不外虽然我们拥有了长征五号,可是其距离“大火箭俱乐部”的头部人物还相去甚远。那么人类最大的火箭是什么型号?以人类现在的技术能够最大制造多大的火箭呢?世界上最大的火箭现在人类制造出的运力最大的火箭为前苏联设计的“能源号”重型运载火箭,该火箭总重2400吨,起飞推力到达3500吨,能将105吨重的载荷送入近地轨道。能源号可是随着苏联解体,能源号在1988年11月15日将狂风雪号航天飞机送入轨道后,就再也没有生产过。

搭载狂风雪号航天飞机的能源号而人类历史上使用过的自重最大的火箭当属台甫鼎鼎的“土星5号”。虽然土星5号和长征5号的编号都是“5号”,可是它的首飞时间比长征5号早了整整49年。在1967年11月9日首飞后,土星5号共举行了17次发射。

这枚总重量3038.5吨的火箭起飞推力可以到达惊人的3408吨,能将118吨的货物送到近地轨道,同时可以将45吨的载荷送入月球轨道。实际上在17次发射任务中,有9枚是将载人的“阿波罗”号飞船送上月球轨道的。可以看到,1987年首飞的能源号火箭与1967年首飞的土星5号相比,发射晚了20年,总重量少了638.5吨,近地轨道运载能力少了13吨,实属是个弟弟。

而令土星5号拥有如此恐怖推力的原因,就是其装配的台甫鼎鼎的F-1火箭发念头,其革新型F-1A则是现在人类已经制造出来的最强的液体燃料火箭发念头。冯·布劳恩博士与F-1发念头F-1A拥有8006.5千牛顿的海平面推力[1],其真空推力更是高达8988.5千牛顿,与原来的F-1发念头的7776.37千牛顿的真空推力相比,横跨了1212.13千牛顿。

远超俄罗斯四燃烧室的RD-170发念头,这款发念头就是先前提到的“能源号”所用的发念头。正如上面所说,土星5号之所以拥有最大的自重,正是有了强大的F-1发念头,而火箭究竟能做多大,也是要看我们能够掌控多强的推力。造大火箭的制约因素这里我们要引入一个观点,叫“推重比”,这是决议火箭能否飞起来的重要因素。推重比是发念头推力与火箭重量的比值,如果推重比小于1,火箭就完全飞不起来。

一般的运载火箭的推重比都在1.3-1.5之间,就是如果一个火箭起飞重量为100吨,那发念头至少需要提供130吨的推力(约为1275千牛顿)。因此,我们制造火箭一定要注意火箭重量能否匹配发念头推力,而且并非加注燃料越多、发念头越大推力就越高。因为发念头内燃烧室的压力是有上限的,约为200个大气压,且温度高达2000℃,在发念头耐热质料上也已经触遇到人类的科技极限。

因此约莫来看,单个发念头的极限推力也就1000吨上下了。想要继续把火箭造大,那就必须增加引擎数量了。

现在看来,最为乐成的多引擎火箭就是捆绑27台发念头的重型猎鹰火箭。如果我们可以将27发F-1A发念头捆绑并联,那么总体推力就是27×8006.5千牛顿=216175.5千牛顿=22,058,724千克,架设推重比为1.3,那么箭体质量就即是16,968,249千克,也就是说可以推动满载重量约17000吨的大型火箭。

相当于将1艘满载飞机的西班牙阿斯图里·亚斯亲王号航空母舰(17,188吨)发射升空。不外引擎越多就越难控制,搞欠好就会失控爆炸。就像是前苏联为了与美国竞争登月搞出来的N1重型火箭。

它奇葩地并联了44台发念头,在4次发射中无一乐成,反而在一次发射任务中炸死了150名围观的科学家,同时也将整个发射平台炸平。因此虽然说鼎力大举出奇迹,可是鼎力大举并不是那么好控制的。最后再带大家看一下NASA的脑洞方案,可以送666吨载荷进入近地轨道。结语虽然我们适才算出了17000吨的天文数字,可是究竟这只是纸上谈兵,人类的技术极限、质料的物理极限都摆在那里。

根据我的明白,人类现有技术下的近地轨道投送能力极限也就在700吨上下了,起飞重量极限应该在10000吨左右。喜欢文章接待点赞、收藏、转发,记得关注,谢谢大家。

[1]罗宇虹,杨瑞亭.F-1A发念头和SSME展望[J].火箭推进,1994(03):44-51.。


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