美國Arca公司近日宣稱，他們新研發(fā)的一款單級(jí)火箭“Haas 2CA”能在發(fā)射后5分鐘將100公斤重的載荷送入地球軌道。該型火箭發(fā)射系統(tǒng)將開展一系列地面測試，預(yù)計(jì)在2018年發(fā)射。
如果這項(xiàng)技術(shù)取得成功，“Haas 2CA”將成為史上最快的火箭。不過航天專家、中國航天科工集團(tuán)二院二部研究員楊宇光認(rèn)為，從目前已知信息來看，這項(xiàng)技術(shù)并不靠譜。
楊宇光向科技日報(bào)記者介紹，將載荷發(fā)射進(jìn)入環(huán)繞地球運(yùn)行軌道的運(yùn)載火箭，入軌速度需要達(dá)到每秒7.8公里以上。幾十年來，人類都是采用多級(jí)火箭，才能達(dá)到這一速度，制約因素在于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的比沖不夠高。
比沖指單位推進(jìn)劑所產(chǎn)生的沖量，是衡量火箭或飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)效率的重要物理參數(shù)。楊宇光說，根據(jù)全世界廣泛認(rèn)可的齊奧爾科夫斯基火箭方程，火箭推進(jìn)劑重量要占到火箭總質(zhì)量的一定比例，才能產(chǎn)生足夠的加速度。在相近情況下，多級(jí)火箭所產(chǎn)生的加速明顯大于單級(jí)火箭。
不過，單級(jí)火箭并非完全不可能達(dá)到所需的速度。楊宇光介紹，目前有兩種途徑可以實(shí)現(xiàn)。“一是提高火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的比沖，比如利用液氫液氧燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。”他說，例如美國曾研制的X-33技術(shù)驗(yàn)證飛機(jī)，就是想通過這種途徑實(shí)現(xiàn)單級(jí)火箭入軌。記者了解到，X-33由洛克希德·馬丁公司從1996年開始研制，其搭載一臺(tái)波音公司特別開發(fā)的“J2S”火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，采用垂直起飛方式，能在飛機(jī)跑道上著陸。由于多項(xiàng)技術(shù)難關(guān)難以攻克，該項(xiàng)目于2001年被終止。
另一種途徑是使用組合動(dòng)力。楊宇光說，該技術(shù)將多種動(dòng)力形式結(jié)合使用，例如在起飛階段采用渦輪發(fā)動(dòng)機(jī);在大氣層內(nèi)用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，充分利用氧氣提高發(fā)動(dòng)機(jī)的比沖;飛出大氣層外再采用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。由于不同動(dòng)力之間關(guān)系復(fù)雜，該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)有一定難度，卻非遙不可及。據(jù)科技日報(bào)記者了解，作為動(dòng)力技術(shù)研究的前沿和熱點(diǎn)，組合動(dòng)力技術(shù)已受到各國關(guān)注。我國也已對其中一些關(guān)鍵技術(shù)開展了探索。在6月舉行的2017年全球航天探索大會(huì)上，航天科工集團(tuán)公布了基于組合動(dòng)力、可重復(fù)使用的新一代天地往返飛行器研制計(jì)劃。
然而，“Haas 2CA”火箭所用技術(shù)與上述兩種途徑均不相符。Arca公司聲稱，該火箭以過氧化氫和煤油為燃料，依靠“線性氣尖引擎”產(chǎn)生理想噴流，實(shí)現(xiàn)無限膨脹比，增加引擎的比沖量。
楊宇光表示，對該發(fā)動(dòng)機(jī)并不了解。但他認(rèn)為，過氧化氫和煤油的燃料組合能量特性很差，其比沖遠(yuǎn)低于液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)。“用這樣的燃料，發(fā)動(dòng)機(jī)性能一定高不了，不可能實(shí)現(xiàn)單級(jí)入軌。”他表示。
