近日，火箭院在“低溫推進劑蒸發(fā)量控制技術(shù)”上取得突破，這項技術(shù)可以使我國低溫火箭在軌時間延長到30天，為我國深空探測以及遠距離空間運輸提供了可行條件。

該技術(shù)團隊成員張少華介紹，低溫火箭還有一個高冷的名字叫“冰箭”，它采用的液氫、液氧等低溫化學推進劑無毒、無污染，經(jīng)濟實惠、效率高，因此在國內(nèi)外運載火箭和上面級都得到了廣泛應(yīng)用。我國的長征五號運載火箭、長征七號運載火箭等都屬于低溫火箭。不過，低溫火箭雖好，但長時間飛行卻受到制約。在此之前，國內(nèi)外低溫火箭在軌時間大多只能維持在幾十分鐘到幾小時之間。

低溫火箭的在軌時間是由什么決定的呢？張少華介紹，制約低溫火箭在軌時間的主要因素是推進劑的蒸發(fā)損失。我們都知道，常壓下液氫為-253°C，液氧為-183°C，溫度極低，低溫火箭長時間在軌飛行，會面臨嚴酷的熱環(huán)境，低溫推進劑受熱，會大量蒸發(fā)。由于火箭攜帶的低溫推進劑總量有限，大量蒸發(fā)必然影響燃料供給，制約在軌任務(wù)的時間。這就好比汽車油箱里的油，油的多少決定著汽車最終能夠行駛的距離，推進劑之于火箭也是一樣的道理。

另外，火箭在飛行時，每隔一段時間就要向外排氣，維持貯箱壓力不超限。但是，在太空微重力環(huán)境下，氣體和液體低溫推進劑交織在一起，難以分離，排氣的時候，也有大量液體推進劑夾帶在氣體中被排出貯箱，造成推進劑損失，制約低溫火箭在軌飛行時間。

如何延長低溫火箭在軌時間一直困擾著國內(nèi)外航天設(shè)計師，火箭院又是怎么破解的呢？張少華介紹，“低溫推進劑蒸發(fā)量控制技術(shù)”使用了兩種先進材料和一種排氣方案。

火箭院研制的兩種先進隔熱材料，一種是“新型聚氨酯泡沫隔熱材料”，相比傳統(tǒng)泡沫材料，它的隔熱能力在低溫條件下提升50%以上；另一種是“變密度多層隔熱材料”，相比普通多層隔熱材料，隔熱能力提升18%以上。

火箭院現(xiàn)役火箭低溫推進劑的蒸發(fā)量是每天蒸發(fā)2.5%以上，將來如果火箭用上以上兩種隔熱效果顯著的材料，低溫推進劑每天的蒸發(fā)量可以減少到0.5%。這意味著火箭攜帶同樣重量的低溫推進劑，在軌時間可以大大延長。

同時，火箭院還采用了“熱力學排氣方案”，這種方案能夠在盡可能少的推進劑排出的情況下實現(xiàn)有效排氣，保持貯箱壓力，也減少了推進劑損失。

張少華介紹，“低溫推進劑蒸發(fā)量控制”技術(shù)已于近日通過了大型地面試驗驗證，方案正確可行。該技術(shù)的突破，能夠使我國低溫火箭在軌時間長達30天，實現(xiàn)低溫推進劑長期在軌貯存，對于未來大規(guī)模深空探測及遠距離空間運輸?shù)热蝿?wù)具有長遠意義。

（來源：“中國運載火箭技術(shù)研究院”微信公眾號）