印度月船-2号项目六次推迟发射,发射探月火箭究竟有多难

印度月船-2号项目六次推迟发射,发射探月火箭究竟有多难

首页体育竞技印度GTO更新时间:2024-10-22

7月15日,印度空间研究组织再次宣布“月船2号”延迟发射,具体发射时间将在10天内公布,这已经是“月船2号”第六次宣布发射时间了。前几次分别是2018年4月,同年10月、2019年1月、4月和五月。官方至今未公布延期发射的原因,不过根据来自俄罗斯的报告,最新消息是7月22日14时43分发射。

图1 等待发射的印度“月船2号”

我们都知道,今年4月份以色列的月球登录器着陆失败坠毁,再加上印度的“月球2号”一再推迟发射,小伙伴们一定很好奇,发射月球登陆器有那么难吗?咱们中国的玉兔早就上去了,美国更是在上世纪60~70年代就实现了载人登月,科学发展了这么多年,印度还不如50年前的美国吗?这里就对比中印的探月计划和技术装备来谈一谈,登月的几个难点。

图2 月船2号上搭载的月球车

火箭技术是最大的门槛

火箭的原理很简单,但是做出这样一个安全、可靠的大推力火箭,把着陆器送到月球表面就是一个复杂的系统工程,其中火箭技术是第一道门槛,以印度目前的整体工业实力来说是很难跨越的。那么大推力火箭发动机技术的难点究竟在哪里呢?

一、 大推力发动机高空点火与启动技术:需要合理分配发动机启动能量,安全可靠点火,平稳快速进入额定工况。如果点火和启动不当,会出现爆轰、压力峰甚至启动失败。

图3 土星5号登月火箭

二、 发动机结构动力学优化技术:确保发动机结构频率和动态刚度要求,且布局合理、结构紧凑、维护性好。需要数字仿真技术并设置高压液路补偿措施。要知道,现在大型结构振动平台只有咱们中国有,连美国都得看我国的脸色,印度压根没有这个技术。

三、 大热流、高效、稳定燃烧推力室技术:需采用多种综合技术措施抑制高频不稳定燃烧。需在身部与喷管上段再生冷却、喷管下段引入燃气冷却和辐射冷却相结合的方案,保证发动机可靠工作。

图4 土星5号实物展

四、超大尺寸、高效、轻质喷管技术:大面积比喷管延伸段出口直径大,是世界上尺寸最大的氢氧发动机喷管。采用分段设计和制造技术,分为轻质合金再生冷却和超大尺寸单壁涡轮排气冷却两段。而印度火箭目前还是使用钢壳,差得不是一点半点。

五、 低温、高效高抗汽蚀涡轮泵技术:泵入口压力低、效率高、转速高、温度低。采用高抗汽蚀诱导轮和新型低温、低泄漏组合式动密封技术,提高涡轮泵性能。

图5 印度月船1号发射升空

上面提到的这些问题,我国已经全部解决完毕,这就是最新设计的长征五号系列运载火箭。2006年,国家批准了这个项目,其目的就是为了弥补中外差距。这款火箭是一次性大型低温液体捆绑式运载火箭,也是中国新一代运载火箭中芯级直径为5米的火箭系列。它的地球同步转移轨道和近地轨道运载能力将分别达到14吨级、25吨级 。中国未来天宫空间站、北斗导航系统的建设,探月三期工程及其它深空探测的实施都将使用该火箭系列。

图6 中国长征五号点火发射

中国火箭优势巨大,短时间内印度无法追赶

细心的小伙伴们可能注意到了,我国发射嫦娥四号的时候,从发射到落月用时110小时,大约是四天。而印度的“月船2号”按照计划大约是2个月的时间。同样的里程差这么多的时间,其实是印度的无奈之举,原因就是其火箭推力不足。

图7 长征3乙将嫦娥四号送到月球

印度发射“月船2号”的PSLV极地卫星运载火箭为四级运载火箭,全长45米,最大直径5.2米,起飞推力5294KN,起飞质量275吨,推重比1.96,运载能力太阳同步轨道1.105吨,地球同步转移轨道(GTO)0.45吨,400公里近地轨道3吨,该火箭能将1吨的卫星送入904公里高度的太阳同步轨道。

图8 嫦娥四号任务着陆器资料图

再看我国发射嫦娥四号的长征三号乙运载火箭(CZ-3B),全长54.838米,最大直径4.20米,最关键的是主发动机可变推力可在1500~7500KN之间灵活调节,确保嫦娥在月球上安全着陆,其起飞质量425吨,其GTO运载能力达到5.5吨,是中国近十年在国际发射服务市场上的主推火箭。

从数据对比上看,印度此次发射“月船2号”所用的PSLV极地卫星运载火箭只是勉强为之,其实际运载能力不及我国长征三乙火箭的十分之一,可靠性更是相差更多。

图9 “天宫”空间站想象图

航天计划:中国稳扎稳打、印度匆忙上马

中国做事向来不打无准备之仗,中国早在2000年发表的航天白皮书中,明确提出了中国航天的路线图,对于探月工程,中国从一开始就确立了“绕、落、回”三步走的战略目标。这个项目于2004年正式启动,到2019年1月3日上午10点26分,我国嫦娥四号月球探测器不负众望,成功的在月球背面软着陆。至此,我国探月项目取得了四连捷。

图10 嫦娥四号鹊桥中继卫星

目前,中国已经发射了神舟1至神舟11的系列太空飞船,实现了从无人到有人搭载的太空活动,2019年7月19日,天宫二号受控再入大气层,标志着中国载人航天工程空间实验室阶段全部任务圆满完成,由中国完全自主建设的“天宫”空间站,也进入倒计时阶段,一切准备就绪,即将升空。这使得中国的载人登月计划几乎是近在咫尺。

图11 预计2019年底登月的嫦娥五号

反观印度,在受到中国的刺激后,紧随中国之后,于2009年公布了其野心勃勃的“登月计划”,目标为,2015年实现载人航天器登月计划,并最晚于2020年实现宇航员月球漫步。很显然印度想抢在中国之前登上月球。不过,现在已经是2019年下半年了,印度的探月计划却一波三折。

图12 失踪的印度“月船1号”卫星

虽然印度野心勃勃,想法很美好,怎奈实力不足。2008年10月22日上午,印度的 "月船1号"由印度国产的极地卫星运载火箭PSLV-C11发射升空。这个原计划运行两年的月球卫星却在2009年8月29日,与地面控制中心失去了无线电联系。而今天,“月船2号”无底限推迟发射时间,使得印度的登月计划再次蒙上了阴影。毫无疑问,印度于09年宣布的计划一个都没有实现,无人探测器都无法上去,奢谈载人登月只能沦为笑柄。

图13 测试中的印度月船2号

总结

虽然印度有良好的国际环境,但是由于其在整体的工业实力的落后,导致其在运载火箭的研制能力上的不足。印度建立在“沙滩”上的航天计划,很难盖起雄伟的航天大厦。这进一步彰显了我国航天工业的可贵,虽然我们在国外技术封锁的情况下,自主研发的进度很缓慢,但是基础扎实。我要为中国航天人喝彩,为你们骄傲!!!为你们骄傲!!!为你们骄傲!!!

明天就到了印度宣布下一次发射“月船2号”的时间了,让我们一起来拭目以待,尽管我对印度的这次发射不看好,但是对于他们努力拼搏的精神也表示钦佩。预祝印度这次的努力取得圆满成功。

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