火箭实验室公布Neutron新型火箭结构,连整流罩都能回收

随着技术进步,火箭实验室(Rocket Lab)本月初首次公布自家新型火箭Neutron的详细结构,再度揭开一种创新设计:像食人花一样张开嘴巴、无需丢弃且能直接随第一级助推器返回地表的一体化整流罩。

在传统火箭中,整流罩是位于火箭顶部鼻翼、用于发射期间包覆保护有效载荷的结构,当火箭第二级达到部署高度后,整流罩就会沿箭体打开分离,之后以约8倍音速的速度返回地表、溅落海上。

过去,多次尝试回收且真的成功接到整流罩还再度重复使用的公司,就只有SpaceX了,出发点很简单:一对整流罩成本600万美元,降本主义马斯克当然不会放过所有废物再利用的机会。

只不过尝试3年后,SpaceX还是在今年果断宣布放弃回收整流罩想法,实在太难了。

而作为美国当地火箭发射次数第二高的服务商,火箭实验室(Rocket Lab)以电子号(Electron)轻型火箭成为SpaceX台面上最大竞争对手,有别于SpaceX猎鹰9号火箭各种轨道、各种有效载荷通吃,电子号火箭主要市场为太阳同步轨道的小型卫星,由于单次运载量约150公斤,可以少而密集地出发,发射航班比SpaceX还要弹性。

火箭实验室新型中子号火箭外观。 (Source:火箭实验室视频截屏)

2020年,火箭实验室开始研究以碳复合材料构成的可重复使用火箭,并且今年3月1日,火箭实验室创办人Peter Beck首度透露下一代新型火箭中子号(Neutron)初步概念:高40米的两级入轨火箭,低地轨道运载能力约8,000公斤,预计2024年进行首次试射。

12月2日,火箭实验室首次公开中子箭火箭完整详细架构,包括全新的火箭结构设计、全新的碳复合外壳材料、全新的阿基米德火箭引擎等大量细节。

中子号火箭的碳复合材料结构将利用自动铺丝系统制成,该系统可在几分钟内置造数米碳火箭弹壳,这将使中子号成为世上第一个碳复合大型运载火箭。

阿基米德火箭引擎的燃料与推进剂为液氧(LOX)和甲烷,可产生130万磅(5,960 kN)推力和320秒比冲。且由于中子号火箭碳复合材料轻,与传统火箭发动机相比,阿基米德火箭引擎设计更加简化,第一级助推器预计安装7台阿基米德发动机,第二级则安装1台真空版本的阿基米德发动机,可产生25万磅(1,110 kN)推力。

第三,火箭改为低重心底座,看起来像一罐汽水瓶,使其无需展开传统火箭腿架就可以进行动力着陆,这代表新型火箭不需要太过复杂的发射台与发射塔。

火箭实验室新型中子号火箭无需复杂的发射塔台。 (Source:火箭实验室视频截屏)

当然,最引人注目的莫过于可以像食人花一样打开嘴巴(而不是传统火箭的脱落丢弃方式)、释放有效载荷后重新关闭并随第一级助推器返回地球的整流罩,这种设计打破了过去在海上回收整流罩的困难局面,同时降低总体成本。

这也代表,第一级助推器返回地表后无需堆栈第二级,只需将第二级重新装入鼻锥内即可。

此外,中子号火箭的低地轨道运载能力在新发布中从8,000公斤提升至15,000公斤。

之前,Peter Beck本人声称他对开发可重复使用或大型火箭不感兴趣,甚至承诺如果某天追求起它们,他就“吃掉自己的帽子”——嗯,现在他真的吃了,在中子号火箭发布视频一开头可以看到Peter Beck履行承诺。

(首图来源:火箭实验室)