據(jù)美國有線電視新聞網(wǎng)9月21號報道，負責阿爾忒彌斯一號任務的“太空發(fā)射系統(tǒng)”火箭在加注推進劑測試時再次出現(xiàn)液氫泄露問題。
這也是阿爾忒彌斯一號任務火箭連續(xù)三次出現(xiàn)此類問題，并因此推遲了兩次發(fā)射，讓世界大跌眼鏡。
號稱世界航天第一強國，液氫儲存技術頂尖的美國為什么會頻頻“漏氣”呢？
阿爾忒彌斯1號火箭
由于氫氣具有儲量大、無污染、熱效高的優(yōu)點，目前世界主要航天大國都以液氫作為火箭推進劑的主要燃料。
液氫燃料是好，但液氫制備技術、貯存運輸技術、液氫貯箱制造技術極其復雜，以美國、日本技術最為先進，第二梯隊是歐洲、俄羅斯，而我們中國長期處于被西方卡脖子的地位。
正如美國炮制的沃爾夫法案，禁止中國參與國際空間站的合作，我們才有了自己的“天宮”。
在液氫生產(chǎn)、貯存、貯箱制造技術上也是如此，不甘落后的中國人自力更生，奮起直追，逐漸接近世界先進水平，并以高成功率、高頻次的火箭發(fā)射一次次驚艷世界。
阿爾忒彌斯1號火箭這幾次都是因為氫氣泄露而推遲發(fā)射的，問題就出在貯存液氫的“貯箱”上。
中國生產(chǎn)的液氫貯箱
液氫“貯箱”是火箭成功發(fā)射的關鍵設備，制造材料及工藝極其復雜。它占到箭體結(jié)構(gòu)重量和空間的50%以上，其內(nèi)部的燃料占火箭總重的90%以上，制造高強度、低重量、防熱密閉性能好的貯箱直接關系火箭的運力和發(fā)射的成敗。
貯箱的研制到現(xiàn)在已經(jīng)歷四代。第一代為5系鋁合金，第二代為2系鋁銅合金，第三代為鋁鋰合金，第四代為含鋰的2系5系合金。
我國以前的長征系列運載火箭貯箱基本是2A14和2219合金制造的，與美國、日本還有較大差距。
2021年，航天科技集團一院研制出我國首個3.35米直徑鋁鋰合金火箭貯箱工程樣機和復合材料貯箱原理樣機，比國際主流的銅鋁合金強度高30%以上，輕15%以上，有望在2025年前后追平甚至實現(xiàn)反超。
美國的阿尓忒彌斯火箭采用的是第四代鋁鋰合金貯箱，強度更大，重量更輕，技術更先進，但為什么頻頻出現(xiàn)液氫泄露的故障呢？
這就要從液氫的沸點說起。液氫的沸點是零下252度遇熱極易揮發(fā)，而火箭發(fā)射時燃燒的外部溫度可以達到3000攝氏度，而貯箱液氫的溫度要保持在零下252度以下，真是冰火兩重天。
中國產(chǎn)超大型鋁合金鍛環(huán)
一旦液氫揮發(fā)泄露達到4%以上的安全閥值，就可能引發(fā)爆炸。這也是一般都在火箭發(fā)射前臨時加注液氫推進劑的原因。
1.NASA的阿爾忒彌斯計劃就因為經(jīng)費不足一再拖延，美國為了減少火箭發(fā)射成本，在貯箱和箭體設計上采用了很多新材料、新工藝，近幾次出現(xiàn)液氫泄露問題，說明超大火箭總體技術還不十分穩(wěn)定成熟。
2.火箭的貯箱是一個系統(tǒng)工程，美國在貯箱的材料和制造設備上總體技術有優(yōu)勢，但也有短板。最近幾次液氫泄露很可能是鋁合金鍛環(huán)和碳纖維復合防熱層出了問題。
火箭推進劑貯箱是由一節(jié)節(jié)的長兩米至五米的鋁合金圓桶連接而成，運載火箭的連接器、過渡環(huán)、轉(zhuǎn)接框都要用到鋁合金鍛環(huán)?？窗栠瘡浰够鸺龤錃饴c位置基本可以判斷，是液氫遇熱揮發(fā)從鍛環(huán)處泄露的。
為了給液氫隔熱，還要給火箭貯箱穿上一層碳纖維復合材料的外衣。而它的纏繞工藝十分復雜，不能出一點差錯。
2015至2016年，我國西南鋁研究出直徑十米超大型鋁合鍛環(huán)，兩次刷新世界紀錄。
美國火箭貯箱漏氣，說明美國在大型鍛環(huán)制造技術上和火箭貯箱防熱工藝上還有問題，說明美國超大火箭各艙段技術工藝發(fā)展不平衡。
3.自上世紀八九十年代以來，美國利用美元霸權(quán)這個金融工具可以輕易向世界收割財富，導致先進制造業(yè)向全球轉(zhuǎn)移。
胖5發(fā)射
此次液氫多次漏氣說明，美國先進工業(yè)制造體系不完善，尤其是民用工業(yè)，雖然有先進技術，但工廠未必能按火箭標準生產(chǎn)出來。這說明我們的軍民融合發(fā)展是極具高瞻遠矚的戰(zhàn)略眼光的。
反觀我們國家雖然在大推力火箭發(fā)動機上與國外領先水平還有差距，但是通過多年持續(xù)深耕，我們的胖五火箭100%采用的是全新工藝技術，系統(tǒng)化、一體化水平全球領先。
所以我們總是能保持火箭的高發(fā)射成功率和高發(fā)射頻次，而美國除了藍色起源和馬斯克的星箭，NASA已經(jīng)很久沒有發(fā)射大型火箭了，即使往國際空間站運送貨物，也要租用俄羅斯的火箭。
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