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  • 1 # 魑魅涅磐

    2020年7月23日中國藉助長征五號遙四運載火箭發射了中國深空探測計劃的首個深空探測器“天問一號火星探測器”。在此之前的7月20號阿聯酋首個火星探測器也搭乘日本H-2A運載火箭順利發射升空。H-2A運載火箭雖然是日本自行研製的新一代中型運載火箭首個正式量產型號,並且自身裝備有技術先進的固體火箭助推器和氫氧火箭發動機,但是該型運載火箭的所採用的的固體火箭助推器和氫氧火箭發動機技術表面上是日本各大財團自研,但是實質上技術都來自美國的德爾塔運載火箭。而論其整體水平高低的話,雖然其在在發動機技術和箭體結構技術上較為先進,但是整體性水平卻只相當於中國的長征三號乙型運載火箭,並且在成本上卻不佔優勢這也是日本運載火箭的“通病”。比如H2A運載火箭的GEO軌道運載力在5噸左右,這個水準基本和中國的長三乙運載火箭相差不多。不過細究的話,H2A運載火箭相比中國的長征三號乙運載火箭還是領先不少的,比如其在箭體結構上採用了模組化、通用化、標準化設計理念,使得其芯級結構可以允許使用不同型別、推力不同的液體火箭發動機,助推器也可以根據發射需求使用推力等級不同的助推器,當然包括整流罩在內也是有不同直徑可以選擇。所以在箭體結構設計上這種模組化、通用化、標準化設計理念使得H2A運載火箭可以靈活搭配以適應不同軌道、不同衛星的發射需求。特別是在發動機的選擇上,H2A可是甩長征三號和其繼任者長征7號運載火箭好幾條街,比如其芯一級使用了一臺LE-7A液氫液氧主發動機,推力達到110噸,第二子級使用LE-5B液氫液氧主發動機,推力達到14噸。這兩臺氫氧火箭發動機最大的優勢就是其比衝是現階段火箭發動機最高的,而且氫氧燃燒後的產物是水蒸氣,所以在環保性上也是最好的選擇。同時更大的比衝對於火箭而言,更大的比衝意味著其相同推力等級下更大的發射載荷,這對於航天發射而言可是至關重要的。反觀中國的長征三號乙火箭火箭芯一級和芯二級包括助推器在內使用的還是劇毒燃料的四氧化二氮和偏二甲肼這兩種液體燃料,這種燃料不光有很大的毒性,而且比衝不是很高,所以長三乙運載火箭雖然起飛質量和H2A運載火箭基本相當,但是在不同軌道的發射載荷卻有較大的差距存在。長征7號運載火箭雖然換裝了新一代液氧煤油火箭發動機,但是在比衝上仍然不敵氫氧火箭發動機。其次H2A運載火箭可以根據發射需求捆綁不同推力的固/液體助推器,雖然這些固體火箭發動機技術同樣來自美國,但是日本經過多年的中國產化改進之後,H2A運載火箭已經可以使用兩種不同推力的固體助推器,比如推力225噸的SRB-A固體助推器、推力75噸的SSB固體助推器。或者是和搭配有兩臺和芯級發動機一樣、可以提供220噸推力的LE-7A發動機組成的液體火箭助推器,在這種最大推力情況下,H2A近地軌道運載力理論上高達15噸,和中國的長征7號中型運載火箭持平,不過後面隨著更先進的H2B運載火箭發展該構型已被取消。所以論發射載荷的話,日本的H2A和其重大改進版本的H2B運載火箭,雖然相比中國現役長征5號大型火箭和長征7號中型火箭還有很大差距。比如其重大改進版本的H2B運載火箭LEO和GEO軌道運載力還不如中國的長征7號中型運載火箭,但是在細節上的百噸級氫氧火箭發動機和大直徑、大推力的固體火箭發動機技術上卻要比中國更為先進、成熟。

  • 2 # 探索科技局

    日本的H-2A火箭處於什麼樣的水平呢?

    首先簡單介紹下日本的H-2A火箭,H-2A火箭是日本上世紀90年代研製,2001年8月首次發射成功,近地軌道(LEO)運載能力:15噸,地球同步轉移軌道(GTO)運載能力:6噸,採用“固體助推器+氫氧主發動機”的火箭設計方案。

    火箭的引數很多,這也是許多網友在拿日本火箭和中國火箭對比時,總能拿出很多引數(尤其是發動機引數)來做對比,說中國的火箭比起日本的火箭有多麼多麼落後。

    那麼火箭對比的核心引數應該是什麼呢?我認為在現在的太空探索階段火箭最核心的引數就是運力、其次是成本、再往後是核心技術的發展前景。

    為何說運力是火箭最核心的引數?因為對於我們的目標是星辰大海來說,我們現在的火箭就類似大海上的小木舟,連去最近的小島(月球)都困難重重,更別說更遠的航行(火星),讓小木舟變成大木舟成為我們探索太空的最核心的需求,然而火箭的每一噸運力的增加都不是簡單的數字堆積,而是由量變產生了質變,研製的困難程度大大增加。

    以運力作為引數,現役火箭的排名如下圖:

    日本的H-2A運載火箭妥妥的排名世界第10位。中國的長征5號排名第三,也是超過日本的運載火箭的。

    那麼說火箭的第二個重要引數:成本。太空探索是超高投入的事情,已經大大制約太空探索本身,雖然運力很大,但成本超高的火箭也註定要退出歷史舞臺,如美國是航天第一霸主,卻也要採購俄羅斯的火箭發動機,就是因為本國的發動機成本太高。SpaceX公司的獵鷹火箭則採用了成本低而不那麼先進的發動機,火箭回收等技術讓發射成本超低,已經擠的其他競爭對手透不過氣來。日本的H-2A運載火箭因為採用的技術難度大,成本高,在成本這個層面排名肯定10名開外了。

    火箭第三個重要引數是核心技術,不同國家對於火箭技術的研究可以說各具優勢,有的在發動機設計上有獨到之處,有的在火箭整合技術上有優勢,有的則掌握了超高效能的材料等等。日本的火箭在固體火箭發動機,尤其是氫氧火箭發動機技術上,和中國相比有一定優勢,這也就是一些網友認為日本火箭比中國火箭先進的原因。然而中國用一些推力不大的發動機整合出一個運力現役第三的長征5號,而日本擁有先進的發動機技術,卻遲遲造不出比長征5號運力更大的火箭,恰恰說明中國的火箭整合技術是超過日本的。SpaceX公司用的梅林發動機雖然在技術上被許多人詬病,動力也偏小,但不妨礙組裝出來的獵鷹重型運力現役第一,這也說明SpaceX公司超強的火箭整合技術。

    所以綜合來說雖然日本火箭在一些技術上,尤其是固體、氫氧發動機技術比較先進,但整合出火箭的結果就只能排在第9和第10的位置了。H-2A運載火箭排名世界第10位。

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