中國火箭技術獲新突破：低温火箭在軌時間可達30天_風聞

來源：微信公眾號“中國運載火箭技術研究院”

　    近日，火箭院在“低温推進劑蒸發量控制技術”上取得突破，這項技術可以使我國低温火箭在軌時間延長到30天，為我國深空探測以及遠距離空間運輸提供了可行條件。

　　該技術團隊成員張少華介紹，低温火箭還有一個高冷的名字叫“冰箭”，它採用的液氫、液氧等低温化學推進劑無毒、無污染，經濟實惠、效率高，因此在國內外運載火箭和上面級都得到了廣泛應用。我國的長征五號運載火箭、長征七號運載火箭等都屬於低温火箭。不過，低温火箭雖好，但長時間飛行卻受到制約。在此之前，國內外低温火箭在軌時間大多隻能維持在幾十分鐘到幾小時之間。

△ 長征七號運載火箭

 　　低温火箭的在軌時間是由什麼決定的呢？張少華介紹，制約低温火箭在軌時間的主要因素是推進劑的蒸發損失。我們都知道，常壓下液氫為-253°C，液氧為-183°C，温度極低，低温火箭長時間在軌飛行，會面臨嚴酷的熱環境，低温推進劑受熱，會大量蒸發。由於火箭攜帶的低温推進劑總量有限，大量蒸發必然影響燃料供給，制約在軌任務的時間。這就好比汽車油箱裏的油，油的多少決定着汽車最終能夠行駛的距離，推進劑之於火箭也是一樣的道理。

△長征五號運載火箭

 　　另外，火箭在飛行時，每隔一段時間就要向外排氣，維持貯箱壓力不超限。但是，在太空微重力環境下，氣體和液體低温推進劑交織在一起，難以分離，排氣的時候，也有大量液體推進劑夾帶在氣體中被排出貯箱，造成推進劑損失，制約低温火箭在軌飛行時間。

 　　如何延長低温火箭在軌時間一直困擾着國內外航天設計師，火箭院又是怎麼破解的呢？張少華介紹，“低温推進劑蒸發量控制技術”使用了兩種先進材料和一種排氣方案。

△ 新型聚氨酯泡沫隔熱材料

 　　火箭院研製的兩種先進隔熱材料，一種是“新型聚氨酯泡沫隔熱材料”，相比傳統泡沫材料，它的隔熱能力在低温條件下提升50%以上；另一種是“變密度多層隔熱材料”，相比普通多層隔熱材料，隔熱能力提升18%以上。

△ 複合隔熱材料熱性能試驗

 　　火箭院現役火箭低温推進劑的蒸發量是每天蒸發2.5%以上，將來如果火箭用上以上兩種隔熱效果顯著的材料，低温推進劑每天的蒸發量可以減少到0.5%。這意味着火箭攜帶同樣重量的低温推進劑，在軌時間可以大大延長。

 　　同時，火箭院還採用了“熱力學排氣方案”，這種方案能夠在儘可能少的推進劑排出的情況下實現有效排氣，保持貯箱壓力，也減少了推進劑損失。

△ 低温熱力學排氣系統地面集成試驗

 　　張少華介紹，“低温推進劑蒸發量控制”技術已於近日通過了大型地面試驗驗證，方案正確可行。該技術的突破，能夠使我國低温火箭在軌時間長達30天，實現低温推進劑長期在軌貯存，對於未來大規模深空探測及遠距離空間運輸等任務具有長遠意義。