作者:马特·威廉姆斯，今日宇宙
艺术家对中子火箭“饥饿的河马”整流罩在轨道上释放第二级的印象
学分:火箭实验室 2021年12月2日，商业航天公司火箭实验室首次公布了他们的中子火箭的详细架构
在一次直播活动中，该公司展示了所有新的元素，这些元素将使这个“巨型星座”发射器在未来几年成为一个有力的竞争者
其中包括火箭设计、材料、推进和可重复使用性架构的最新细节
这种新型运载工具建立在火箭实验室使用他们的电子火箭的经验之上，这是他们在2017年首次亮相的小型卫星发射器
这种两级轻质碳复合材料火箭依赖于第一个飞行准备电动泵供给循环(又名
卢瑟福)发动机发射300公斤(661磅)的有效载荷
迄今为止，随着22次发射和107颗卫星的部署，电子已经成为发射频率最高的美国卫星
S
2019年以来的火箭
在2020年的夏天和秋天，火箭实验室开始通过用直升机和网回收一个电子一级助推器来试验可重复使用性
在此基础上，火箭实验室开始研究一种可重复使用的火箭，它将具有相同的碳复合材料外壳和更新的功能
2021年3月1日，火箭实验室首席执行官彼得·贝克首次展示了他们的中子火箭，这是一种8吨有效载荷级的运载火箭，旨在服务于卫星巨型星座市场
当时，贝克展示了一种40米(130英尺)的两级可重复使用火箭的设计，该火箭可以将8000公斤(17600磅)的重量带到低地球轨道，将1500公斤(3300磅)的重量带到火星或金星
在上周举行的直播活动中，贝克提供了火箭的最新细节，包括新的外形、新的发动机、新的外壳和一些相当非传统的设计特征
其中包括: 新的阿基米德火箭发动机设计了可靠性和可回收的圈养“饥饿的河马”整流罩设计，以实现流线型的第一级和自由通风的碳复合材料结构，使中子成为世界上第一个碳复合材料大型运载火箭，设计用于“返回发射场”推进着陆 此外，火箭实验室现在表示，虽然低地球轨道的有效载荷为8，000千克将是中子的标准，但更新后的设计将容纳低地球轨道的最大有效载荷的近两倍——15，000千克(33，070磅)
正如贝克总结的那样，中子火箭是火箭在2050年的样子，具有完全的可重复使用性，并为新兴的卫星“巨型星座”市场量身定制: “中子不是常规火箭
这是一种新型的运载火箭，从第一天起，可靠性、可重复使用性和降低成本就已经融入了先进的设计中
中子吸收了过去最好的创新，并将它们与尖端技术和材料相结合，为未来提供火箭
“未来十年将发射的卫星中，预计80%以上是星座，它们有独特的部署需求，中子是第一个专门解决这一问题的运载工具
就像我们对electronic所做的那样，我们没有从传统的火箭设计开始，而是专注于客户的需求，并从那里重新开始工作
其结果是一个适合市场需求的火箭，可以快速、频繁、经济地发射
" 2021年3月1日(左)和2021年11月2日(右)展示的中子火箭设计
学分:火箭实验室 新外壳和发动机 如上所述，火箭实验室率先将碳复合材料外壳用于轨道火箭及其电子火箭
“中子”的第一级也将有一个碳复合材料外壳，但它是由一种新的、特殊配方的碳复合材料制成的，这种材料重量轻、坚固耐用，足以承受反复航天飞行和重返大气层带来的高温和高压
中子的碳复合材料结构将使用自动纤维放置系统制造，该系统可以在几分钟内建造数米长的碳火箭外壳
这将实现快速制造和可重复使用，使中子成为世界上第一个大型碳复合材料可重复使用运载火箭
新的阿基米德发动机，由火箭实验室内部设计和制造，也将实现再利用
阿基米德是一种可重复使用的液氧和甲烷气体发生器循环发动机，可产生1兆牛顿的推力和320秒的比冲
由于中子的轻质特性，与传统火箭发动机相比，该发动机设计不太复杂，所需推力也更小
这允许更快速的开发过程，从而实现成本效益和快速生产
其中七台发动机将推进中子的第一级，而一台真空优化的阿基米德发动机将为第二级提供动力
革命性的第二阶段和整流罩 通常，整流罩由安装在第二级助推器顶部的两个锥形半体组成，在发射过程中封闭和保护有效载荷
一旦第二级展开并达到展开高度，这些整流罩将分离以展开货物
完成这一任务后，整流罩返回地球，重新进入我们的大气层，溅落在海洋中
正如SpaceX在2018年至2020年间充分展示的那样，“捕捉”海上有效载荷整流罩是一个具有挑战性的过程
事实上，舰队的回收船(Ms
树和Ms
酋长)只能在不到20%的时间里用他们的网接住球
到2021年，SpaceX宣布完全放弃这一想法，今后将诉诸于从水中捕捞它们
学分:火箭实验室 相比之下，中子火箭采用了一种被称为“饥饿河马”的新设计，整个第二级和整流罩都被包裹在火箭的第一级中
这些整流罩不会脱落，而是会张开以释放第二级和有效载荷，然后再次关闭，与第一级一起再入
一旦第一级着陆，新的第二级将被整合，火箭将重新发射
火箭实验室目前正在使用由碳复合材料制成的可消耗的第二级设计，长6米(20英尺)，使用一台真空优化的阿基米德发动机
这使第二级免受发射和再入过程中的许多极端条件的影响，这意味着它们可以做得更轻更便宜(即
e
不需要重屏蔽)
这种设计取消了在海上捕获整流罩的困难方法，并在增加发射频率和灵活性的同时整体降低了成本
发射和着陆 虽然火箭实验室已经整合了空中检索(使用直升机和网络)以使电子的第一级可重复使用，但中子火箭的整个设计和开发过程已经过定制以确保可重复使用
首先，火箭的形状是锥形的，底部更宽，为着陆提供了一个稳定的基础(这也消除了对复杂着陆系统或腿的需求)
这种平衡的结构意味着，在发射前和发射过程中，中子可以安全地站立在它的腿上，并返回发射场进行受控的推进着陆
这消除了对昂贵的基础设施的需求，例如坚固的背部、发射塔和海上着陆平台，以及返回发射场的运输
同样，目的是通过消除费用来降低成本，同时使可重用性和重复启动更加容易
在最近的其他进展中，火箭实验室已经完成了位于弗吉尼亚海岸的美国宇航局瓦罗普斯大西洋中部区域航天港设施的新址(发射综合体二)的建设
这个设施是火箭实验室希望在2024年进行中子火箭首次发射的地方
该公司还在竞争过程中选择火箭生产和阿基米德发动机在美国的测试设施
S
东海岸
随着火箭实验室的舰队和设施的扩大，更不用说为中子火箭的设计提供信息的新颖想法了，这家总部位于新西兰的公司很可能会让其他太空发射服务机构赚一笔
这包括“三巨头”——SpaceX、Blue Origin和美国维珍轨道公司——但也包括近年来出现的许多规模较小的提供商，它们计划进入巨型星座市场
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
