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火箭到底有多複雜,為什麼某些落後國家也會做?

估計不少同學小時候都在電視上看過我們的火箭一飛沖天直入雲霄的畫面, 那時候你可能是自願看的也還是被迫看的, 因為興趣愛好的原因長大後或許就不再刻意去關注這類資訊, 但是關於火箭發射的消息還是會不經意地闖入我們的視線。 我們看到最多的是火箭瀟灑飄逸地向外太空飛翔的身影, 這是火箭一生中最巔峰的時刻, 這之後它的命運卻有點鮮為人知的感覺, 也就是說完成任務之後火箭到底怎麼樣了一般人不關心或者不清楚。 火箭呢它終究只是一個運輸工具, 在它把擱在腦袋裡的東西送到指定地點的過程中,

自己一路上會一段一段地解體墜落, 掉落的部分要麼燃燒成灰燼, 要麼墜入地面摔成廢品, 因為這些場面相比它飛翔的樣子實在不怎麼露臉, 所以很少被搬上螢幕, 要想看到除非這個墜落的過程也變得好看而且有價值。

(我國長征5號火箭發射)

這個既有價值又好看的墜落過程已經有人搞定了。 上週五最轟動科技界的新聞是spaceX公司的獵鷹9號火箭幹完運輸的活之後又聽話地返回了地球, 最後準確地降落在大西洋上等待它的平臺, 這已經是這枚火箭第二次幹完活後順利返回了, 如果健康狀況良好的話, 說不定它還會第三次出發替spaceX公司賺錢。 這可是人類歷史上第一次實現火箭的重複利用, 在過去幾乎沒人完整地這樣做過, 縱使火箭那麼複雜和昂貴, 但每次都是一次性使用, 用完就扔。 因為是一次性使用, 所以火箭昂貴的成本全部都轉嫁到了運費上面, 直接結果是商業發射一直都非常昂貴, 而spaceX如今開了一個好頭,

他的成功就是在航太領域發出了節約用火箭從我做起的號召, 從此以後運輸費將會大大降低, 這樣省下來的錢可以做很多更有意義的事情。

(獵鷹9號火箭成功回收)

火箭貌似是個很高科技的玩意兒, 並不是誰都能玩得轉的, 但是令人詫異的是就連韓國北方樣的國家也可以發射火箭,

似乎又從側面說明它不是特別地複雜, 那麼它到底是複雜還是不複雜呢, 這就讓一些同學有點困惑了。 火箭它本質上是一個在空中高速飛行的運輸工具, 決定它究竟做什麼的是火箭腦袋裡裝的東西, 如果裡面是衛星或物資, 那麼火箭就是我們常聽到的航太運輸火箭, 它的任務是將一些該送的東西送到天上某個指定的地方;而假如火箭腦袋裡裝的是炸藥甚至核彈的話, 那麼它就變成了一枚導彈, 當然導彈比普通的火箭又要複雜很多。 作為運輸工具的火箭本質上是一個攜帶著燃料和很多個火箭發動機並產生大量的動能從而讓自己飛出去的裝置。 火箭身上一大堆零件裡最核心的心臟級零部件算是火箭發動機了,
但是火箭發動機跟我們後面要提到的另一種發動機相比, 它就簡單多了, 就是因為簡單所以北方某國(國名敏感以此代替, 下文還有很多)這種科技落後的國家也能搞得出來。

(準備發射的北方某國火箭)

這個比火箭發動機複雜的發動機就是飛機使用的航空發動機,火箭發動機和航空發動機有一個巨大的區別,那就是火箭是自身攜帶著燃料和燃燒所需要的氧化劑,這個燃料可以是液態的氫氣或煤油也可以是其它固態的易燃物質,而氧化劑呢既可以是液態的氧氣也可以是其它固態的氧化物質,就是因為攜帶燃料的差異,火箭才被區分成液體火箭和固體火箭。因為不依賴大氣中的氧氣來工作所以火箭可以一直衝破大氣層在外太空飛行,但飛機就不行了。因為火箭的作用是運輸,並且大部分時間裡速度越快越好,所以說火箭發動機並不怎麼考慮對速度的控制,基本上是怎麼快怎麼來,因此火箭發動機反而就比較簡單了,只管將肚子裡的燃料和氧化劑一個勁兒地耗掉就行,而飛機的需求要複雜的多,飛行速度要能快能慢、飛行姿勢也需要各種各樣、需要考慮飛行壽命、當然最重要的是飛上天后還要能安全地降落,複雜的需求就決定了複雜的構造。

(獵鷹9號火箭點火升空)

飛機發動機的確是個非常複雜的玩意兒,這倒不是說它的原理複雜的讓人難以理解,而是它的結構佈局和材料工藝特別複雜,一般國家搞不定。這東西目前全世界能獨立製造的只有屈指可數的幾個國家,就連我國這樣的經濟大國也是最近這些年才勉強搞定了拿得出手的航空發動機,但是使用壽命和性能還是無法跟西方先進的發動機相比。飛機發動機和火箭發動機最大的區別是飛機發動機隨身只帶燃料不帶氧化劑,也就是說飛機只帶著油箱但不背氧氣瓶,燃燒需要的氧氣都來自空氣中,這可是取之不盡用之不竭的免費氧化劑。隨著各國空軍不斷膨脹的武力欲望,對飛機速度和性能的要求也越來越高,速度要快那麼發動機就要產生更強的推力,而空氣中的氧氣濃度顯然是不能滿足這種需求的,如何在濃度並不高的空氣中獲得足夠高濃度的氧氣是飛機發動機需要解決的問題,這個解決辦法就是改造發動機的內部結構,增大進氣能力和各種對空氣壓縮處理的部件,這樣就會大力提高對空氣的吸入速度和壓縮效率,經過各國專家們的反復嘗試和改進,主流的飛機發動機都逐漸變成了渦輪風扇發動機,它是目前在推力、油耗、噪音、性能方面的最佳選擇,當你在航展現場看到戰鬥機從你頭頂呼嘯而過時讓你驚歎的速度就是航空發動機帶來的。

(我國的太行發動機)

讓我們再回過頭來看看火箭發動機,它當然不需要考慮進氣的問題,它只管把燃料和氧化劑壓入燃燒室讓二者發生反應並高速噴出即可,這個問題解決好了剩下的問題便是選擇性價比最高的燃料、如何讓燃料更充分地燃燒、以及最大程度降低起飛時的自身重量。因為火箭發動機雖然複雜但並不是極端地複雜,所以對於北方某國這樣一個國家有能力發射火箭我們就能想得通了,不過北方某國獲得火箭發射技術的經歷雖然頗為坎坷但是卻有其合理性。現在的北方某國給人感覺貧窮落後全世界排名倒數,但是在六七十年代北方某國可一點兒都不差勁,當時北方某國的人均GDP比韓國高也比我國高,國內工業化水準直追日本,也就是在這個時期北方某國通過各種管道得到了蘇聯的導彈,有了導彈其實就獲得了火箭發動機,而跟飛機發動機比起來火箭發動機的逆向研究那就簡單多了,如今我們不但能看到北方某國通過給中東地區出口導彈來獲取外匯,而且還看到北方某國不斷改進著他們的火箭發動機。雖然北方某國每次都宣稱自己的火箭發射取得了巨大的成功,但是據說北方某國放飛的衛星很少能進入預定軌道,也沒人能聯繫的上它們,這就說明北方某國的火箭技術已經不是問題了,但是通信技術似乎還差了點。

(美國從俄羅斯進口的NK-33火箭發動機)

多年以來,火箭都是個一次性的工具,花巨大代價製造出來的火箭完成任務後便會化為灰燼或者從萬米高空掉到地面,摔成一堆廢鐵,回收後想修也沒辦法修,這就造成了極大的浪費。就拿spaceX公司最新的獵鷹9號來說,一個火箭的整體造價大概是5000萬美元,而燃料部分只占了幾十萬美元基本可以忽略不計,所以最昂貴的部分便是由火箭發動機和燃料箱組成的身體。鋼鐵俠埃隆·馬斯克的spaceX所做的創舉便是在花了大量的美元並且經歷了很多次失敗之後最終讓幹完活脫離的第一級火箭安全返回地面,不再像過去那樣無論成敗與否都要成仁。這種成功回收就讓太空發射比過去幾乎便宜了80%,多年來阻止人類加快探索太空的一大原因就是這個路費太高車票太貴,而路費降下來那麼探索的腳步肯定是要加快的,這是人類太空技術的巨大進步。

(獵鷹9號火箭回收落地前的狀態)

整個人類技術的進步,是不同國家的技術大牛們在各自的領域共同努力的結果,從這個角度我們要對北方某國的科學家在航太領域的努力表示敬佩,畢竟他們那些成績是在相對艱難的環境下做出來的,但是說句實話,北方某國目前的火箭技術其實相當落後,差不多是我國40年前的水準。我們不能說這個世界不需要北方某國做的貢獻,那樣太殘酷無情,但是北方某國目前顯然最需要的並不是火箭和導彈技術,可是一個國家將有限的資源配置到哪裡是統治階級才有權力決定的事,而北方某國正好遇到了一個不受北方某國人約束的統治者,他只想保全自己的統治,在這個想法之下北方某國優先做的是建設軍隊發展國防,好吃的先給軍隊留著,好用的也先讓軍隊使喚,所有的科學家也關起來先替軍隊做事,有多餘的精力了再考慮民生問題。

(北方某國大功率火箭發動機進行地面點火實驗)

spaceX這樣的公司毫無疑問是人類的希望,他們總是看得遠也出發的早,把錢花在讓我們佩服和敬仰的地方,不像國內某些大公司,有錢了就去投資房地產、搞送餐、做金融放貸款等等,雖然賺錢是一個公司天生的使命,這個無可厚非,但是公司與公司之間格調和水準高低還是有高低之分的,對比一下呢就非常明顯。

這個比火箭發動機複雜的發動機就是飛機使用的航空發動機,火箭發動機和航空發動機有一個巨大的區別,那就是火箭是自身攜帶著燃料和燃燒所需要的氧化劑,這個燃料可以是液態的氫氣或煤油也可以是其它固態的易燃物質,而氧化劑呢既可以是液態的氧氣也可以是其它固態的氧化物質,就是因為攜帶燃料的差異,火箭才被區分成液體火箭和固體火箭。因為不依賴大氣中的氧氣來工作所以火箭可以一直衝破大氣層在外太空飛行,但飛機就不行了。因為火箭的作用是運輸,並且大部分時間裡速度越快越好,所以說火箭發動機並不怎麼考慮對速度的控制,基本上是怎麼快怎麼來,因此火箭發動機反而就比較簡單了,只管將肚子裡的燃料和氧化劑一個勁兒地耗掉就行,而飛機的需求要複雜的多,飛行速度要能快能慢、飛行姿勢也需要各種各樣、需要考慮飛行壽命、當然最重要的是飛上天后還要能安全地降落,複雜的需求就決定了複雜的構造。

(獵鷹9號火箭點火升空)

飛機發動機的確是個非常複雜的玩意兒,這倒不是說它的原理複雜的讓人難以理解,而是它的結構佈局和材料工藝特別複雜,一般國家搞不定。這東西目前全世界能獨立製造的只有屈指可數的幾個國家,就連我國這樣的經濟大國也是最近這些年才勉強搞定了拿得出手的航空發動機,但是使用壽命和性能還是無法跟西方先進的發動機相比。飛機發動機和火箭發動機最大的區別是飛機發動機隨身只帶燃料不帶氧化劑,也就是說飛機只帶著油箱但不背氧氣瓶,燃燒需要的氧氣都來自空氣中,這可是取之不盡用之不竭的免費氧化劑。隨著各國空軍不斷膨脹的武力欲望,對飛機速度和性能的要求也越來越高,速度要快那麼發動機就要產生更強的推力,而空氣中的氧氣濃度顯然是不能滿足這種需求的,如何在濃度並不高的空氣中獲得足夠高濃度的氧氣是飛機發動機需要解決的問題,這個解決辦法就是改造發動機的內部結構,增大進氣能力和各種對空氣壓縮處理的部件,這樣就會大力提高對空氣的吸入速度和壓縮效率,經過各國專家們的反復嘗試和改進,主流的飛機發動機都逐漸變成了渦輪風扇發動機,它是目前在推力、油耗、噪音、性能方面的最佳選擇,當你在航展現場看到戰鬥機從你頭頂呼嘯而過時讓你驚歎的速度就是航空發動機帶來的。

(我國的太行發動機)

讓我們再回過頭來看看火箭發動機,它當然不需要考慮進氣的問題,它只管把燃料和氧化劑壓入燃燒室讓二者發生反應並高速噴出即可,這個問題解決好了剩下的問題便是選擇性價比最高的燃料、如何讓燃料更充分地燃燒、以及最大程度降低起飛時的自身重量。因為火箭發動機雖然複雜但並不是極端地複雜,所以對於北方某國這樣一個國家有能力發射火箭我們就能想得通了,不過北方某國獲得火箭發射技術的經歷雖然頗為坎坷但是卻有其合理性。現在的北方某國給人感覺貧窮落後全世界排名倒數,但是在六七十年代北方某國可一點兒都不差勁,當時北方某國的人均GDP比韓國高也比我國高,國內工業化水準直追日本,也就是在這個時期北方某國通過各種管道得到了蘇聯的導彈,有了導彈其實就獲得了火箭發動機,而跟飛機發動機比起來火箭發動機的逆向研究那就簡單多了,如今我們不但能看到北方某國通過給中東地區出口導彈來獲取外匯,而且還看到北方某國不斷改進著他們的火箭發動機。雖然北方某國每次都宣稱自己的火箭發射取得了巨大的成功,但是據說北方某國放飛的衛星很少能進入預定軌道,也沒人能聯繫的上它們,這就說明北方某國的火箭技術已經不是問題了,但是通信技術似乎還差了點。

(美國從俄羅斯進口的NK-33火箭發動機)

多年以來,火箭都是個一次性的工具,花巨大代價製造出來的火箭完成任務後便會化為灰燼或者從萬米高空掉到地面,摔成一堆廢鐵,回收後想修也沒辦法修,這就造成了極大的浪費。就拿spaceX公司最新的獵鷹9號來說,一個火箭的整體造價大概是5000萬美元,而燃料部分只占了幾十萬美元基本可以忽略不計,所以最昂貴的部分便是由火箭發動機和燃料箱組成的身體。鋼鐵俠埃隆·馬斯克的spaceX所做的創舉便是在花了大量的美元並且經歷了很多次失敗之後最終讓幹完活脫離的第一級火箭安全返回地面,不再像過去那樣無論成敗與否都要成仁。這種成功回收就讓太空發射比過去幾乎便宜了80%,多年來阻止人類加快探索太空的一大原因就是這個路費太高車票太貴,而路費降下來那麼探索的腳步肯定是要加快的,這是人類太空技術的巨大進步。

(獵鷹9號火箭回收落地前的狀態)

整個人類技術的進步,是不同國家的技術大牛們在各自的領域共同努力的結果,從這個角度我們要對北方某國的科學家在航太領域的努力表示敬佩,畢竟他們那些成績是在相對艱難的環境下做出來的,但是說句實話,北方某國目前的火箭技術其實相當落後,差不多是我國40年前的水準。我們不能說這個世界不需要北方某國做的貢獻,那樣太殘酷無情,但是北方某國目前顯然最需要的並不是火箭和導彈技術,可是一個國家將有限的資源配置到哪裡是統治階級才有權力決定的事,而北方某國正好遇到了一個不受北方某國人約束的統治者,他只想保全自己的統治,在這個想法之下北方某國優先做的是建設軍隊發展國防,好吃的先給軍隊留著,好用的也先讓軍隊使喚,所有的科學家也關起來先替軍隊做事,有多餘的精力了再考慮民生問題。

(北方某國大功率火箭發動機進行地面點火實驗)

spaceX這樣的公司毫無疑問是人類的希望,他們總是看得遠也出發的早,把錢花在讓我們佩服和敬仰的地方,不像國內某些大公司,有錢了就去投資房地產、搞送餐、做金融放貸款等等,雖然賺錢是一個公司天生的使命,這個無可厚非,但是公司與公司之間格調和水準高低還是有高低之分的,對比一下呢就非常明顯。

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