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中国和美国的发射倒计时为什么不一样

2017-07-13
關鍵詞: 发射倒计时

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  現在,火箭發射幾乎無一例外地采用“10、9………3、2、1”發射倒計時程序,但你知道嗎,發明倒計時發射程序的居然是一位導演。

  1926年3月16日,世界上第一枚液體火箭在美國的馬薩諸塞州試制成功。這時,德國烏發電影公司決定拍攝一部描寫太空旅行的科幻故事片——《月球少女》。該片導演弗里茲·蘭格為了加強影片的戲劇效果,別出心裁地在有關火箭發射的鏡頭中設計了倒數計時發射程序。當時,佛利茨·蘭格非常擔心,如果按照正常的“1、2、3……”發令,很容易拍砸,于是蘭格靈機一動,改用“……3、2、1,發射!”。

  沒想到的是,這一來自電影畫面的火箭發射程序竟引起了火箭專家們的極大興趣。經過研究表明,這種倒數計時發射程序是十分科學的。它簡單明了,又表述清楚準確,而且還突出地表示了火箭發射準備時間的逐漸減少,使人思想集中,產生準備時間即將完畢,發射就要開始的緊迫感。此后,科學的倒數計時發射程序被普遍采用至今。

  中美倒計時有差異

  經常觀看發射直播的細心網友可能會發現,中國發射直播的倒計時是:“10、9、8、7、6、5、4、3、2、1(不讀0)、點火(等待3 秒左右)-起飛”,也就是說讀到0的時候火箭才點火。

  而像SpaceX 公司那樣的美國公司則是“10、9、8、7、6、5、4、3( 此時點火)、2、1、0、起飛”,也就是火箭實際上是在倒計時尚未到0,火箭就點火了,美國的火箭是在“搶跑”?為什么會有這些區別呢?難道只是習慣上的差別嗎?

  背后的“玄機”

  簡單地說,中國的火箭倒計時是點火倒計時,點火之后發動機滿推力需要一定時間,然后才能起飛。在發射平臺上有觸點,如果火箭有了位移會被接通,精確的起飛時間會立即測量出來并輸入測控系統。如果你看中國火箭發射的直播,在“點火”“起飛”口令后,很快會有人報,“起飛時,XX時XX分XX秒XXX毫秒”。

  美國的火箭都是采用起飛倒計時,或者以主發動機推力完全建立的時間為任務零時。國外媒體稱,這其中的不同是因為中國目前的運載火箭均未采用牽制釋放裝置,火箭起飛與否全憑發動機的推力,推力達到額定值之后自然就起飛了。由于發動機啟動是個瞬態過程,各個發動機之間也不會完全同步,起飛時間是這個過程的結果,無法人工控制,所以采用倒計時點火,然后測量起飛時間。

  美國主流運載火箭全部采用了牽制釋放裝置,即火箭在起飛瞬間前是被“鎖”在發射臺上的,在預定起飛時間前幾秒鐘啟動發動機,牽制釋放裝置會測量發動機的推力,如果達到額定推力會解鎖放飛火箭,倒計時零時即為放飛火箭的時間。由于牽制釋放裝置允許各個發動機在火箭靜止狀態工作一小段時間,可以消除掉不同發動機之間不同步推力的影響,其動作時間也可以被更加精確地控制。

  但資料顯示,這種說法不是完全準確,有些火箭,如宇宙神5火箭,其主發動機推力建立的時間為任務零時,固體助推點火在T0+0.8秒,起飛時間在T0+約1秒。

  牽制釋放裝置需要非常高的可靠性,在火箭發射的時候,應該釋放時不釋放(會導致該正常飛行的火箭無法飛行,從而被迫中止發射),或者應該牽制時不牽制(會導致點火起飛程序不正常的火箭失去支撐,后果無法想像),都是非常嚴重的事故。

  這一裝置工作的環境要非常惡劣,要承受發動機推力大于火箭本身重力的部分(最大者如土星5號運載火箭上配備的F1發動機,推力達4900千牛)以及由此帶來的振動、噪聲、熱輻射等,結構上必須堅固可靠,而分離時又要絕不拖泥帶水地同步執行動作。一般都是用最簡單粗暴的方法,即用爆炸螺栓直接炸開連接結構。

  在美國火箭發射臺上,牽制釋放裝置一般是箭體底緣4個比較敦實的裝置。只要在這個裝置釋放前,火箭還有繼續立在地球表面的可能,但一旦開始工作,開弓沒有回頭箭,地球的重力被火箭毫無羈絆地拋在身后。


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