原标题:起飞爆出1500吨推力,却在37秒后爆炸:中国火箭榜样是这样炼成的
这是欧洲最大的运载火箭,也曾经是世界最大的商业运载火箭,总共发射117次,失败5次,成功率95.73%。
2023年7月5日是它最后一次发射,然后彻底退役,至此欧洲暂时没有自己的火箭可用了,将在很长一段时间内只能依靠美国的火箭。
这就是欧洲航天局研制的阿里亚娜5号大型运载火箭,这款火箭高度约52米,直径5.4米,重量达到777吨,可以把21吨的货物送到近地轨道(LEO),也可以把10吨货物送入地球同步转移轨道(GTO)。
芯级只有一台发动机,推力142吨,但左右两台固推推力高达722吨,总起飞推力超1500吨。全箭重量大约是750吨到777吨,所以起飞推重比居然接近2(一般火箭不超过1.5),非常暴力,堪称“欧洲航天级怪兽”。
阿里亚娜5号火箭曾经一度是中国航天的学习标杆,因为跟它同时代的中国火箭,当时还只有长征二号三号,地球同步转移轨道的发射能力只有1.45吨,几乎差了一个数量级。
直到2016年首飞的长征五号,才终于追上并反超了阿里亚娜5号,各种各样的性能指标比阿里亚娜5号都要高出一些,比如说地球同步转移轨道的发射能力超过了13吨。
但这都是后线号如日中天的时候,国内媒体铺天盖地报道,影响还是很大的。比如这本02年的小学语文五年级课本,封面实际上的意思就是一枚阿里亚娜5号火箭的轮廓,只不过加了一面红旗而已。
有意思的是,这次阿里亚娜5号收官之战发射之前,欧洲人在火箭上搞了个灯光秀(欧洲人真会玩),把世界主要火箭的外形投影到上面,当五星红旗和中国航天几个字出现的时候,长征五号的光影和阿里亚娜5号非常贴合。
阿里亚娜5号是世界上第一个“少级数、大直径”的运载火箭,看上去很粗壮,芯级直径5.4米,左右各绑了一个固体助推器,助推器的高度很高,几乎达到了整个火箭的三分之二,看上去很敦实,矮胖的感觉。
咱们长征五号也采用了“少级数、大直径”的构型,所以也有点像,芯级直径达到了5米,助推器高度也几乎有全箭的一半,所以看起来也很矮胖,这就是为什么网上把它戏称为“胖五”。但是千万别说山寨啊,两个五号都是独立搞出来的,技术上八竿子打不着。
“胖”有一个好处,直径大,就可以装更大的发动机,内部燃料也更多,运输能力自然就更强了。
但是“胖”也代表着火箭很沉,对结构材料要求更高,必须造得更结实才行,那技术难度成十倍增加。
形容火箭高矮胖瘦,学术上有个专门的名词,叫做长径比,也就是长度和直径的比值。长径比越大,火箭看起来就越细长,反之就越短粗。
在长五之前,咱们中国火箭看起来比较“痩”,比如神舟飞船专用火箭,长征2F,还有“金牌火箭”长征三号,都是细长细长的,助推器也比较矮。为什么呢,因为当时技术底子薄,我们火箭是一级一级往上叠加的,在单个火箭性能有限的时候,用多级火箭的构型,去追求更大的运载能力。
但是太细长了也不好,会对整个火箭的结构刚度造成恶化,说白了就是像跟筷子那样,就容易从中间折断,所以一般搞了三级火箭就不能叠加更多了,四级火箭很少。然而,印度头比较铁,就经常搞4级火箭。
比如印度自主研发的小型卫星固体运载火箭,就是在三级固体火箭的上面,又加了一个液体燃料的小型火箭,组成四级火箭。
但是这个性能不太靠谱,2022年8月7日,印度该火箭首次发射失败,前三级都点火成功,第四级传感器发生故障,导致火箭提前关机,上面的卫星短暂进入了一下太空,然后就坠入大气层烧毁了。
早期印度烈火战略导弹看上去很瘦长,也是技术底子不够的原因。后来烈火5号导弹变得很短粗,像美国三叉戟弹道导弹一样,采用了多级固体燃料发动机,那就说明它的技术确实有进步。
由此可见,火箭不能太“痩”。但是想变胖,难度比较大。为了让阿里亚娜4号“长胖”变成5号,欧洲航天局20个成员国,从1986年开始研制,花了十年时间、几十亿美元经费,到了1996年6月打第一发的时候,却遭遇了惨重失败。火箭升空37秒后爆炸,放了个当时世界上最贵的烟花。
后来查清楚原因很离谱,就是阿里亚娜5号惯性导航系统的一个计算机内存,错误地直接用了阿里亚娜4号的处理器零件,原本应该进行64位数据计算,结果这个老零件只能进行16位的数据计算,直接就内存溢出了,程序崩溃,火箭在高速飞行的时候直接来了个90度翻滚,然后触发自毁程序,当场爆炸。
查清楚原因了,结果1997年10月30日第二次飞行,又遭遇了失败,发动机的喷管出现故障导致提前关机,火箭没有抵达预定轨道。欧洲航天局承受了巨大的压力,最终在1998年10月才第一次成功发射。
27年服役时间,117次发射,239个有效载荷,虽然有5次失败,但后期可靠性非常高,运载能力也很强悍。比如超支五倍、耗费20年才熬出来的韦伯望远镜,只能成功不许失败,最后就是阿里亚娜5号打上去的。要是炸了,全世界天文学家恐怕都会痛哭流涕。
如今咱们长征五号火箭技术逐渐成熟,可能很快进入密集发射的阶段,比如很快长五B又要把巡天望远镜送去空间站,但是欧洲的阿里亚娜5号却已经打了最后一发,在北京时间7月6日早上6点,把两颗通信卫星送入轨道。接下来欧洲就没有火箭可以用了,暂时失去了自主航天发射能力。
因为下一代阿里亚娜6号火箭,十多年了,仍然一鸽再鸽,说是明年首飞,但以现在欧洲各国的经济和政治合作情况去看,恐怕还要推迟。本来还有俄罗斯火箭可以用一下,但是现在大家也都知道,俄罗斯在跟北约支持的乌克兰打仗,欧洲航天是别想再跟俄罗斯合作了。
那么在阿里亚娜6号成熟之前,整个欧洲航天就只能依靠美国火箭了。今年4月,欧盟委员会就宣称考虑用马斯克的猎鹰重型火箭,发射欧盟伽利略导航卫星。不管怎样,阿里亚娜5号已完成了使命,欧洲航天最辉煌的时代终结了,曾经让中国航天爱好者馋哭的时代,也彻底成为了历史。