火箭“固液搭配”，登陆外星不“累”

　　6月5日至9日，全球航天探索大会在北京召开。中国运载火箭技术研究院（以下简称“火箭院”）在大会上承办大会分论坛，作主旨报告，并发布了数篇学术论文。其中，火箭院研发中心设计师赵胜的文章，展示了一种采用“推力可调固液火箭发动机”的着陆器设计方案。他介绍，采用液体氧化剂和固体燃料“搭配”的火箭动力，可以通过使用绿色环保的无毒推进剂和简单的系统，让未来载人载物登陆外星的活动更加安全、经济。

　　
载人载物登陆外星 “纯液”“纯固”遇难题

　　
　　“载人载物登陆外星，安全很重要。在这里，安全性要从多方面考虑。”赵胜介绍，“首先，推进剂本身和燃烧产物应保证无毒无污染，从而不会威胁航天员和重要载荷的安全；其次，进行相关操作时，也需要确保发动机的安全性。目前使用的常规液体推进剂大多具有毒性，大部分低温液体推进剂虽然无毒，却很难在漫长的星际旅途中保存。而固体推进剂‘一点就着’，既要防止误点火，又难以控制发动机多次启动和精确调节推力。要知道，与起飞时的要求不同，着陆时的推力是要求大范围调节的。若着陆地点出现意外情况，甚至还可能中途拉起，另选地址再着陆，所以推力可调至关重要。”

△国外开展的着陆器试验

　　　　
“固液搭配” 安全可靠又便宜

　　　　
　　赵胜介绍，固液火箭发动机采用液体氧化剂和固体燃料。平时，固、液两种推进剂不“见面”，即使“见面”，两种不同状态的推进剂也不会自燃，这就能在生产、使用、保存中省下许多安全保护措施。发动机工作时，液体氧化剂与固体燃料“会合”燃烧，通过控制液体氧化剂的流量即可控制推力大小。“在这种模式下，液体氧化剂和固体燃料都可选择一些便宜无毒的物质，甚至生活中常见的双氧水、石蜡等也可以作为氧化剂、燃料，国外的一家企业甚至还尝试过用软糖来做火箭燃料。同时，因为只有氧化剂是液体，其所需的阀门、管路等也比普通的液体火箭少了一半，成本更低、系统更简单可靠。”

　　
“固液搭配”火箭将迎来大发展

　　
　　我们常见的运载火箭、上面级、卫星和飞船，大都采用纯液体或纯固体推进剂，罕见“固液搭配”的方案。其实，早在上世纪30年代，就有人做出了相关的尝试。“不过，由于性能不高，以及采用‘纯液’‘纯固’发动机技术迅速发展等原因，‘固液搭配’并没有得到大规模应用。”赵胜坦言，从发动机比冲（衡量发动机性能的参数）上看，固液火箭发动机一般低于液体火箭发动机。但是，随着航天探索范围的扩大、任务的丰富，以及商业航天的兴起，低成本、高可靠的“固液搭配”动力将迎来大发展。

△“太空船二号”亚轨道飞船

△“寻猎犬”超音速汽车

　　“进入本世纪以来，一些国家的航天企业，特别是一些民营商业航天公司，对固液火箭发动机进行了尝试，比如维珍银河公司的‘太空船一号’和‘太空船二号’亚轨道飞船，内达华山脉公司的‘追梦者’飞船，以及英国的‘寻猎犬’超音速汽车项目等等。他们或是为了安全可靠，或是为了降低成本，也大都达到了自己的目的。”赵胜说，“我们开展固液火箭发动机相关的研究与探索，也将为我国的深空探测任务提供更加安全可靠的动力选择，为国内商业航天的蓬勃发展提供新的思路。”