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为何发射载人火箭的国家只有3个?看看火箭发动机复杂度就知道了

2023-02-02 09:37:40

世界上目前能独立自主发射火箭的国家不多,只有美国、俄罗斯、中国、法国、英国、日本、德国,而能发射载人火箭的国家只有3个,分别是:俄罗斯、美国、中国。

中美俄第一次发射载人火箭的时间

俄罗斯(发射次数最多):
1961年4月12日,苏联发射世界第一艘载人飞船“东方”1号。尤里?加加林少校乘“东方”1号飞船用了108分钟绕地球运行一圈后,在萨拉托夫附近安全返回。加加林成为世界上第一位遨游太空的航天员,使苏联在与美国开展的载人航天竞赛中赢得了世界第一。
美国(火箭技术发展最早):
1961年5月5日,宇航员艾伦·谢泼德乘坐“自由”七号飞船,进行了一次15分钟多的亚轨道飞行,虽然是弹道式飞行,没有进入绕地轨道,但成为了美国进入太空第一人。
中国(目前运载火箭技术世界第一):
2003年10月15日,中国第一艘载人航天宇宙飞船“神州五号”登上了太空,杨利伟成为中国登上太空的第一人,在太空中呆了20多小时,第二天早上安全着陆。

这么多发达国家,为何造不出载人火箭呢?看看火箭发动机复杂度就知道了
火箭发动机复杂到什么程度?

看到知乎上有网友分享的几张RS-25航天飞机主发动机(SSME)图,内部密密麻麻的布置简直令人发指:

SSME的燃料和氧化剂管路简图

管路布局简图

发动机头部简图

控制器模块,密密麻麻的电缆和管道

发动机整体照

堪比细胞代谢路径图的火箭发动机,不仅设计原理复杂,材料制造,布置方案,矢量控制,优化结构的逻辑实现等等综合性能达到极致才是难上加难。

如果说RS-25的航天发动机的复杂度是航天界的天花板,那看看马斯克的SpaceX猛禽火箭发动机

猛禽火箭发动机原理图

猛禽火箭发动机的设计包括了许多复杂的系统和部件,例如燃烧室、涡轮、氧气喷射器和冷却系统等。这些部件必须协调工作,并且在火箭发动机运行时必须能够承受巨大的温度、压力和振动载荷。

高压补燃火箭发动机

全流量火箭发动机

总的来说,火箭发动机是一种通过燃烧燃料来产生推动力的机械设备,它的工作原理类似于汽车发动机或飞机发动机,但要求更高,因为它必须在极端条件下工作。