土星五号是50年前的产物,为何其它国家还没搞出与土星五号性能相当的火箭?
火箭技术了解不多,也没有具体数据,不敢妄言,但有几点认为应该是原因之一:
第一,技术 。大推力火箭 绝不是按比例放大、多加燃料那么简单,需要材料,燃料,结构,系统等等各个方面的全面体系配套,俄罗斯同期也有大推力火箭计划,但没有成功,应该是某些技术存在瓶颈没有突破 。
第二,经济 。或者说效费比 。这么大的系统工程,没有庞大的资金支持是不可想象的,美国经济实力首屈一指,可以说是不惜代价,攻下来这种火箭,但换到其他国家如英法等,就很难有这样的财力来支持研发 。即使财大气粗如美国也难以为继,转而开发可重复利用的航天飞机,试图降低单次发射费用 。当然后来实际没有降低多少,又是另外一回事了 。
第三,需求 。当年美苏争霸,航天领域是竞争的重点方向之一,双方无论从政治上还是军事上,压倒对方都成为迫切的实际需求,因而都不遗余力开展超大型火箭研制 。冷战后这一需求不再存在,仅仅从科技进步的角度,大概还不足以吸引后来国家在这个方面寻求突破,因此即使美国也停止了进一步开发,转而利用现有的成熟技术,避免全新开发中的诸多难点,既能够满足绝大多数需求,也避免了巨额投入 。感觉还有一点,就是多次分散发射,在太空中利用交汇对接技术不断组装扩充,也能达到大体积重载荷的最后效果,那些空间站大部分就是这样一点点慢慢攒起来的 。
总结一句话就是,既难搞,也没钱,还没必要,搞出来用又还不大(当前阶段),搞它干啥?当然,以后随着太空技术不断进步,太空探索也步步深入,大推力火箭仍会有很大需求,到那时,相信会有更强大的火箭问世 。
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在20世纪60年代末和70年代初,美国运载火箭超过了苏联,实现了一系列载人登月 。土星五号火箭重新定义了什么是“巨型火箭”,它有110米高,从第一级五台巨大的F-1煤油发动机喷口中产生了34兆牛顿的推力 。当时,F-1是有史以来建造的最大和最强大的液体燃料发动机 。即使在今天,它的设计仍然是无与伦比的 。土星五号第一级的功率输出是60千兆瓦,这正好与英国的高峰电力需求接近 。
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尽管土星五号取得了惊人的成功,但阿波罗计划结束后,美国宇航局的方向发生了转变 。空间运输系统——航天飞机及其相关硬件——被设计成了完全不同的引擎 。三十年来,美国宇航局的宇航员乘坐使用RS-25液体氢动力发动机和固体推进剂助推器的航天飞机进入轨道 。随着航天飞机的停飞,美国宇航局目前正与俄罗斯人一起搭乘太空飞船 。最接近土星五号的是苏联N1运载火箭,发射了四次,每次都爆炸,几乎都是因为管理N1 火箭第一级火箭30台发动机的复杂系统出现故障 。
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相比之下,土星五号有一系列完美的成功发射,从来没有遇到足以引发中止的问题或失败 。尽管F-1是最大最强大的单室液体燃料火箭发动机,它的功率超过了苏联的两种火箭发动机,RD-170发动机(仅用于的两次发射能源火箭)及其RD-171(用于泽尼特火箭)都产生更大的推力,但苏联无法克服在一个大火箭的喷嘴里燃烧不稳定性的问题 。燃烧不稳定性是燃烧推进剂被泵入喷嘴时产生涡流的趋势 。
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美国宇航局最终在F-1上开发了一系列挡板来抑制它的不稳定性 。苏联选择解决这个问题,在研发-170上安装了四个独立的喷嘴,而不是一个大喷嘴,让RD-170和-171看起来像是四个独立的引擎 。这种变通办法并不是因为苏联人缺少工程师或科学家,苏联太空计划充满了才华横溢的人才,而是因为苏联太空计划的各个火箭设计局在其存在的大部分时间里陷入了两个主要设计师之间的指挥和领导的推拉之战:谢尔盖·科罗廖夫和瓦伦汀·格鲁什科 。科罗廖夫青睐低温燃料火箭,格鲁什科喜欢固体推进剂火箭 。苏联火箭战略的这种分裂消耗了资源,阻止了苏联工程人才的全部力量专注于这两者,并最终阻碍了他们的火箭计划 。
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