美国战神火箭试射全揭秘

发射架上整装待发的战神I-X火箭

  美宇航局新一代运载火箭“战神1号”(Ares I)的实验火箭“战神I-X”将在美国当地时间10月27日上午8时(北京时间27日晚上8点)进行试射,整个过程仅仅持续6分钟。美宇航局工程师把这次试射看作是一次绝佳的学习机会,他们将利用700多个高清晰传感器去搜集“战神1-X”火箭飞行中产生的海量数据。

  对试射成功满怀信心

  设计人员将对来自当天发射的几太字节(TB)的数据进行仔细筛选,但要到明年才能对“战神1-X”火箭的性能有全面的了解。“战神1-X”火箭测试任务经理鲍勃·伊斯(Bob Ess)说:“这次飞行任务一定会非常成功,即便有些事情可能无法按计划完成。无论发生什么事情,获得可靠数据确实并不难。”

  “战神1号”火箭关键设计评审(目前定于2011年中进行)将在很大程度上依赖于工程师从27日的测试中获得怎样的结果。美宇航局“星座计划”经理杰夫·汉利(Jeff Hanley)说:“这次测试的数据可以帮助我们制作电脑模型,以便对‘战神1号’火箭设计做出改进,消除一切的不确定性。在我们制作这些电脑模型时,由于对准确的环境条件不了解,在模型制作中放不开手脚。所以,‘战神1-X’火箭会让我们对一切不确定性做出判断。”

  “战神1-X”火箭高327英尺(约合100米),发射升空以后,将要经历最大动态压力阶段,美宇航局官员们对这颗实验火箭在此期间以及多级分离和回收期间的性能尤为感兴趣。伊斯说:“这个庞然大物能否按计划运行?我们希望通过导航与控制、推力矢量控制、质量特性、风力和气候等方面的数据全面了解‘战神1-X’火箭的性能。”

  “战神1-X”火箭是作为“战神1号”火箭的空气动力学模型建造的,只有第一级处于激活状态。第一级是从航天飞机项目借来的由四部分构成的固体燃料推进器,顶端将安装第五部分模型,在“战神1号”正式投入使用后,第五部分也将装满推进剂。

  “战神1-X”火箭的上级(“战神1号”的上面级将使用氢燃料)已装上了钢板,以模拟满负荷火箭的质量。汉利说:“你如何在电脑中确定存在诸多不确定因素的火箭特征?噪音水平如何?压力水平又如何?火箭在满负荷穿越大气层时风力对它的影响,也就是说火箭的弯曲度?这些都将通过‘战神1-X’火箭试射带给我们答案。”

  不同于航天飞机发射

  试射将在倒计时钟为零的那一刻起正式开始,但发射前的最后几秒与大多数发射任务截然不同。据“战神1-X”火箭发射主管伊德·曼戈(Ed Mango)介绍,“航天飞机发射时,主发动机会在发射前大约6秒钟时启动,在发射前3秒钟推力达到满负荷,最后3秒钟蒸汽会出现。但在此次发射中,上述步骤一个都看不到。直到倒计时钟到了零,你才会看到像航天飞机固体火箭助推器(SRB)点火的一幕。”

  “战神1-X”火箭会在点火指令下达后四分之一秒内发射,四个爆发压紧螺栓(explosive hold-down bolt)点火,将火箭从移动发射平台上释放出来。伊斯说:“我们点燃助推器之时,也是游戏开始之时。”

  在不到半秒钟内,动力强大的发动机会产生300万磅(约合136万公斤)的推力,这是胡佛水坝功率输出的23倍。电脑模拟结果显示,火箭发射时的轰鸣声将响彻发射塔周围,给发射后头几秒钟的噪音环境更添震撼。除了火箭周围安装的测试仪器外,发射台和移动平台也将遍布49个传感器,测量地面系统的运行情况。

  伊斯说:“‘战神1-X’火箭发射升空时的情况同航天飞机相似,也会发生震耳欲聋的声音,只是我们难以用更准确的词汇来描述这一切。直到五六秒钟以后,发射台才会归于平静。”伊斯表示,他对火箭在处理发射时的声音负载(acoustic load)的能力满怀信心,即便它们比航天飞机发射时产生的声音更大。

  伊斯说:“归根结底,最重要的是震动。所以,在我们确定结构完整性时,震动数据将包含在电脑模型中,并且,我们要确保可以轻松应对发射环境。”航天飞机在发射时会从一侧远离发射台升空。与航天飞机不同,“战神1-X”火箭几乎是直接升空,为此,工程师计划在发射后瞬间采用轻微的操作机动,引导“战神1-X”火箭远离发射台。美宇航局官员并不担心火箭会撞上发射台,只是希望将发动机在离开发射塔时喷射的炽热气体烟柱对其的潜在危害降至最低程度。





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