本文介绍了全球范围内混合火箭发动机在太空运输中的应用发展现状。介绍了历史根源,并分析了在几十年内人们对混合技术兴趣不大之后重新审视该技术的原因。本文讨论了探空火箭、可重复使用亚轨道系统和运载火箭的现代发展,特别关注推进剂技术。各种推进剂组合包括使用液氧、过氧化氢、一氧化二氮和一氧化二氮-氧气混合物作为氧化剂。本文考虑了不同的燃料,并考虑了性能以及可获得的回归率等。本文介绍并分析了使用不同推进剂组合的车辆的初步计算结果。并与全球范围内提出的混合火箭配置进行了比较。本文指出了尚未解决的问题和几个未知数,包括混合火箭发动机的可扩展性问题、大型发动机的燃烧不稳定性、金属化燃料的燃烧效率、推进剂的体积性能以及车轮颗粒几何形状下的燃料残留质量。本文讨论了新型太空混合运载火箭(虽然通常级间可重复使用性有限)是否在成本上与其他化学火箭推进系统开发相比具有竞争力。本文总结了未来潜在的进步和技术机遇。进行这项研究的主要目的是对全球现有或目前正在开发的不同混合推进技术进行比较。
目录: 我们的历史................................................................................ ..............4 我们的使命................................................................ .................................5 应用领域和运营商................................................. .................................6 OTUS U135............................................................... ..............................8 OTUS U170................................................................. ..............................10 OTUS U200 ....................................................................................12 OTUS U250 ........................................... .........................................14 配件................................................ .............................................16
许多公司都在研究聚变推进概念,包括加州理工学院的衍生公司 Helicity Space,该公司正在开发一种可扩展的脉冲概念,可直接利用聚变产物。其他公司包括由高盛和其他公司投资 8.8 亿美元的 TAE Tech、由盖茨和其他公司投资 2.5 亿美元的 Commonwealth Fusion Systems、由杰夫·贝佐斯和其他公司投资 2 亿美元的不列颠哥伦比亚省的 General Fusion、由天使投资者投资 8000 万美元的 Helion Energy 以及由雪佛龙投资 1000 万美元的 Zap Energy。鉴于即使在实验室规模下也未实现持续的长时间聚变,因此与 NTP 系统相比,聚变仍然明显不成熟。然而,基于其在任务上的优势、商业公司对较新的设计和快速生产技术的使用、以及它们最近获得风险投资基金的验证,聚变推进最终可能成为中远期可靠的技术。
任务说明美国国家科学、工程和医学院将召集一个特设委员会,确定开发和演示未来探索任务所需的空间核推进技术的主要技术和项目挑战、优点和风险。事实证明,核推进可以为人类快速前往火星提供潜力,单程时间少于 9 个月,包括在火星表面停留的总往返时间少于 3 年。委员会还将确定每项技术的关键里程碑和顶层开发与演示路线图。此外,委员会还将确定成功开发每项技术可实现的任务。具体感兴趣的空间核推进技术包括:1. 高性能核热推进 (NTP),将氢推进剂加热到 2500K 或更高,产生至少 900 秒的比推力。 2. 核电推进 (NEP) 将热能转换为电能,为等离子推进器提供动力,用于高效快速地运输大型有效载荷(例如,功率水平至少为 1 MWe 且质量功率比(kg/kWe)远低于当前 NEP 系统水平的推进系统)。 行动计划 本研究应检查任务说明中所述的开发和演示 NTP 和 NEP 系统的优点和挑战。此项审查应考虑以下因素: 关键的技术和计划挑战和风险; 全尺寸系统级地面演示测试的选项; 放弃地面演示测试而进行飞行演示测试的优缺点; 开发一种燃料元件形式或其他反应堆子系统的前景,这些子系统可能对 NTP、NEP 和国防部战略能力办公室正在考虑开发的移动式 1-10 MW 功率反应堆中的至少两个是通用的; 选择高浓缩铀(HEU)而不是高含量低浓缩铀(HALEU)作为裂变材料所涉及的技术、计划和政策考虑; 美国国家航空航天局、能源部和工业界开发关键子系统技术以准备进行任务注入的能力(即技术就绪级别 6);以及 关键里程碑和顶层开发及演示路线图。