土星五号无法再复制,人类历史上最强火箭,美国怎么造不出来了?

2022-01-27 07:00:17 艺艺的手工
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朋友们都知道美国的航空航天技术在世界范围内一直以来都属于绝对顶尖水平,不管是飞行器的先进水准,还是保有量,在世界范围内鲜有对手,即便是最近几年我国的航空航天水平取得了长足的发展,但是也不敢说超越美国,总之就是要钱有钱,要积累有积累,非常的任性。

不过最近对于美国的风评有点歪,几近陷入了“群嘲”的模式,早先是由于一则美军在政府招标网站上的一条招标公告,大体意思就是为B-2轰炸机的负载式换热器进行逆向制造工程,说白了就是大名鼎鼎的B-2轰炸机上有个关键零件坏了,但是现在造不出来了,看看有企业能不能通过逆向拆解来重新造出来。

接着中国空间站的顺利升空以及中国航天员的成功入主,再次把美国太空探索的尴尬问题暴露出来了,美国航空航天局(NASA)手中自从航天飞机全部退役以后,就再也没有可以载人升空的飞行器了,早先不得不累计花费40亿美元,借助俄罗斯的联盟号飞船将宇航员送进空间站,现在好歹可以借助SpaceX公司的载人龙飞船。

甚至问起当年号称人类历史上最强运载火箭土星五号,美国的答案也是造不出来,这到底是为什么呢?

被称之为“奇迹”的土星五号

网络上有句流行语叫做“大力出奇迹”,这句话放在土星五号非常的贴切。

上世纪60年代,美苏之间的太空竞赛已经到了最激烈的时候,当时只有一个目标,那就是登月,以至于1961年肯尼迪发表演讲的时候激情说道:“我们选择登月,不是因为这很简单,而是这真的很难”,谁做到了登月,太空竞赛谁赢谁输一目了然,而火箭的运载能力,成为了当时限制美国航天成就更进一步的关键因素。

运载能力不够,怎么办?登陆月球可不是近地轨道这种几十吨的火箭就能应付得了的,于是这个问题交给了人类史上最伟大的火箭专家——冯·布劳恩,他得到的指示只有一个:解决问题,钱不是问题。在天量资金支持的基础下,冯·布劳恩团队也不负众望,将土星五号展现在了世人面前。

土星五号之所以号称史上最强火箭,是因为它的总重量达到了惊人的2970吨,重量接近一艘051驱逐舰,近地轨道运载能力达到140吨,地月转移轨道极限运载能力达到48.6吨,我国执行过嫦娥五号任务的现役最强火箭长征五号,总重量只有约867吨,近地轨道运载能力为25吨,地月转移轨道运载能力为8吨,不过差距这么明显也是情有可原,美国那可是载人登月。

更令人佩服的是,土星五号虽然非常巨大,火箭第一级重达2290吨而液氧煤油燃料就占了2160吨,但是土星五号却出奇地安全,除了阿波罗6号无人探测的时候发动机出现了一点小问题之外,其余13次发射任务全部成功,反观苏联登月火箭N1那边,炸的一塌糊涂最后直接宣布退出登月竞赛,偷偷转向空间站的研究。

这边美国还在为登月沾沾自喜的时候,苏联礼炮一号在1971年秘密升空一鸣惊人,就在苏联以为打了美国一个措手不及时,土星五号又站出来了。美国直接将土星5号的第三级S-IVB直接改造成天空实验室空间站,简单地说,就是把空间站当成一个大号卫星,将所有仪器一股脑地全部在地面装好,不用一点点在太空组装,依靠土星五号的强大运载能力直接推上去。随后重达80吨的天空实验室空间站成功升空,相较于18.4吨的礼炮一号,美国迅速在空间站领域赶超苏联。

天空实验室空间站和礼炮一号

这便是土星五号的“奇迹”之处。

被淘汰而又无法复制的土星五号

其实一直笑话美国现在造不出来土星五号,最主要的原因还是不了解为什么美国会淘汰这一“奇迹”。

1、土星五号太贵了。土星五号项目的研发费用达到了64亿美元, 一枚土星五号的造价就达到了1.8亿美元,折合现在的物价为12亿美元,什么概念,美国最新的核动力航母造价130亿美元,来这么十发就顶一个计划称霸一个世纪的福特号,实在是太烧钱。

2、与美国现在主流使用的氢氧发动机有关。我们在看土星五号时,发现发动机的喷管非常的巨大,当时土星五号的F1发动机也是煤油发动机,但是美国人发现煤油在燃烧室结焦问题太严重了,燃烧室压力大于7Mpa就开始产生结块,容易堵塞燃料管道,加上当时太空竞赛异常激烈,美国根本没时间细究原因在哪,只能用加大喷管面积来分摊燃烧室压力这种最简单的方法。

然后认为煤油发动机存在缺陷,于是转身开始研究更为先进的可重复使用的氢氧发动机了,不过在氢氧发动机研究大半的同时,俄罗斯一直使用煤油发动机,而且用得好好的一点问题没有,一研究才发现原来美国产的原油硫含量过高,硫分一高就容易和喷管内的铜反应产生结块,恰好俄罗斯的原油硫分低。这时候美国早就淘汰了煤油发动机,不想承认钱打水漂就只能继续研究氢氧发动机,不过NASA指定的联合发射联盟公司(ULA)研究了10年还没个结果,好在还有SpaceX的重型猎鹰。

3、实际应用才是最重要的。前段时间NASA局长尼尔森在出席美国国会众议院听证会的时候,意外地强调建议将国际空间站永久不对中国开放,很多人认为这尼尔森是吃错了药,其实尼尔森最最最要的目的还是问国会要钱,对,NASA现在非常缺钱,2011年航天经费已经削减到不足联邦预算经费的0.5%,比起当年钱不是问题的60年代,差距太大了。

而且目前这么大推力的火箭对于空间站来说太多余了,有那个闲钱不如研究一下美国自己的空间站,毕竟国际空间站即将退役就在眼前了。

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