5次发射全部成功:印度大火箭挂上神秘油罐,中美俄欧都没这设计

2023-03-16 12:49:53

随着一声巨响,印度的最强火箭GSLVMarkIII成功升空,几十分钟后将英国OneWeb公司的36颗通讯卫星送入轨道,这是印度引以为傲的GSLVMarkIII火箭今年第一次执行发射任务,虽然已经是第四季度,但这款印度最强火箭好歹算是开张了。

【GSLVMarkIII火箭执行一箭36星的任务】

印度现役最强火箭

GSLVMarkIII号称印度最强的火箭,这种重型火箭起飞重量高达640吨,近地轨道投送能力有10吨,而地球同步轨道的运载能力也有4吨。这个数据还谈不上世界顶尖,作为参考,SPACEX公司的猎鹰9Block5火箭,起飞重量只有549吨,但是近地轨道投送能力达到了16.7吨,地球同步轨道的运力也有5.5吨,效率要高出GSLVMarkIII一截。

【GSLVMarkIII火箭整流罩内的OneWeb通讯卫星】

GSLVMarkIII火箭上次发射还是在2019年的7月22日,如今过去一年多才有机会发射,而且这次是GSLVMarkIII的首次商业发射任务,自然也吸引了不少注意力。OneWeb公司的36颗通讯卫星总重也达到了6吨,不过对于印度人来说,还是驾轻就熟的。

在印度空间研究组织公布的发射视频中,GSLVMarkIII火箭升空时露出了一个神秘的组件,它安装在火箭的两台一级助推器侧面,形似两枚小火箭,但在起飞时却没有尾焰,又像是助推器挂着两枚小助推器。

这对神秘的“助推器”到底是什么?其实,这对“小家伙”的真正身份,是一级助推器的液压油储存油箱。

【S200固体燃料推进器边上的神秘小罐子】

一级助推器要专门在外部挂一个液压油箱,这算是很特别的设计了,中美俄乃至欧空局都没有这样的套路。印度人为了给这个小罐子减阻,还特意为其设计了一个斜头锥,以至于看上去像个小一号的助推器。

GSLVMarkIII火箭的一级助推器S200是固体燃料推进器。S200直径达到了3.2米,全长25米,可以携带207吨端羟基聚丁二烯推进剂,总重达到了236吨,是继美国航天飞机助推器、法国阿丽亚娜5助推器之后世界第三大固体燃料火箭助推器。

【正在整备中的S200固体燃料助推器,两边的液压燃料罐其实一点也不小】

神秘油箱干嘛用的?

印度空间研究组织之所以要搞这么个累赘还增加阻力的设计,是因为S200使用电动液压执行器来调节柔性喷口的方向,最大活动范围可以达到±8°,用来对上升段的火箭姿态进行控制和调整。固发内部空间小,再加上电动液压器需要大量液压油,这样的设计最终导致S200必须外挂一个体积不算小的液压油桶。

不过前文提到的美法两国,却并未给他们自家的固体推进器使用这种设计。

美国航天飞机的固体助推器设计的比较早,里面装有一台辅助动力单元(APU),这台APU使用胼燃料推动机械轴最后带动液压泵来缠身液压压力,而这个辅助动力单元安装在助推器的喷口和尾部支架之间,外部自然看不到。法国阿丽亚娜5的固体助推器P241来源于M51潜射弹道导弹,设计上本来就很紧凑,因此也没在助推器外设置什么液压油箱。

【已经退役的航天飞机的固体助推器】

至于中俄两国,目前已经没有在重型火箭中使用固体助推器了,自然也不会出现类似设计。实际上用固体火箭发动机作为重型火箭的助推器,已经是逐渐被放弃的做法,目前也就法国的阿丽亚娜5和印度GSLVMarkIII火箭还抱有这种设计。原因是,在重量相当的前提下,液体助推器相比固体助推器的比冲更大,安全性也更高。

因此,GSLVMarkIII火箭助推器上的这个“小罐子”算是独一份的设计了,除了印度,恐怕以后也难看到类似的设计。这种设计虽然降低了助推器的结构设计难度,但也增加了额外的结构重量,同时外挂的液压油箱也提供了一部分空气阻力,整体上降低了推进效率。

S200助推前上的这个液压油罐,体现出印度火箭总体设计水平依然欠缺火候,不过转念一想,这也说明印度空间研究组织在设计火箭时秉承实用主义的理念,把火箭的可靠性放在第一位。事实上GSLVMarkIII火箭执行5次发射任务以来,还从未失败过。

印度空间研究组织的历史比中美俄欧的航天部门更短,经费也更少,能够研发出GSLVMarkIII这个级别的火箭已经殊为不易,这款火箭未来还要承担印度首个载人航天任务,负责把8.2吨的Gaganyaan飞船以及三名航天员送入400公里高度的近地轨道。

【GSLVMarkIII有机会发射英国人的卫星,这种商业大单对于印度来说难能可贵】

底子薄、资金少、雄心却一点不弱于中美俄这些航天大国,这是印度航天最大的特点,这也使得他们需要在技术条件相对欠缺的情况下,去满足更高难度的太空探索任务,这也是印度火箭为什么看起来有点怪的根本原因。


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