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普渡大學的學生正在對火箭發動機進行調試
據國外媒體報道,位於美國中西部印第安納州的普渡大學的學生研製新型火箭發動機,這款動力系統將來可能用於在月球上登陸的載人飛船。這款由普渡大學研究生設計和建造的火箭發動機,在將來可能會被使用到載人登月的計劃中,起初用於月球表面的著陸。
另外兩組來自德克薩斯州的犰狳航空航天公司和美國國家航空航天局約翰遜航天中心的研究人員正在相同的條件下,進行發動機的設計。這裡所指的相同條件,即是相同的資金供應,相同的技術指標要求等。屆時,美國宇航局將會在這幾家研發項目中選取一個最有發展潛力的設計,作為最終用於重返月球,乃至登陸火星以及小行星的姿控發動機。根據托馬斯費爾德曼認為:用於著落的火箭發動機必須嚴格滿足設計要求,以及相關的性能規格。這些要求包括效率、尺寸和重量的限制,産生的動力能保證在動態姿控中提供1300至4200磅的推力。
之所以要保證火箭發動機有一個較大的推力變化範圍,是因為該火箭發動機不僅要應用於登陸時的軟著落過程,還要在返回時的起飛段中提供推力。而登陸時,飛船上具有較多的燃料,還有相關用於留下監測的儀器。在任務結束後,推進劑的總體含量會減少,這就意味著火箭發動機必須進行推力上的矢量控制,才能保證用於登陸的飛船在著落和起飛段都有合適的推力提供。
目前,托馬斯費爾德曼(Thomas Feldman)和安德魯雷滕邁爾(Andrew Rettenmaier)同時也是美國國家航空航天局資助的火箭發動機項目的部分人員,由美國宇航局領導的用於行星登陸的小型反衝火箭發動機技術不僅會應用於未來的月球登陸任務,同時也是火星或者小行星登陸計劃的一部分。該火箭將使用液氫和液態甲烷作為推進劑,發動機的設計、建造以及測試過程中使用到的專門的實驗設施,都在普渡大學莫裏斯J祖克羅實驗室完成,其中包括要新建一個液態甲烷發動機的實驗設施。
這項研究,從去年的秋天開始作為一個高級研究項目來執行,參與完全是自願的。普渡大學航空航天專業的副教授威廉安德森(William Anderson)認為:研究生參與美國宇航局未來載人登陸計劃的研究項目是非常值得讚許的,但是,研究火箭發動機,尤其是在測試期間,是具有非常高的危險性,因而,這些參與研究的學生也應該進行必要的培訓,以減少在發動機測試過程中的自我防護能力,目前,相關的培訓申請正在進行之中。
托馬斯費爾德曼(Thomas Feldman)和安德魯雷滕邁爾(Andrew Rettenmaier),同時也有從事航空航天工業的願望,而這個項目,為他們提供了寶貴的經驗和就業準備。來自美國德克薩斯州奧斯汀市的研究生費爾德曼認為:參與該著陸發動機研製計劃,可以學到很多在書本中或者傳統方式所學不到的東西,大多數的大學並不會提供如此有意義的研究項目。
費爾德曼最近被美國航空航天學會液體推進技術委員會授予液體推進學生獎,以鼓勵他在液體推進劑發動機研製上的貢獻。而安德魯雷滕邁爾認為:普渡大學參與的登陸發動機研發計劃影響了他的決定,他將在普渡大學完成研究生課程。這裡是一個有趣和獨特的工作地方。如果我們設計的發動機,被最終應用到重返月球的載人登月計劃中,成功在月球上著陸,那這項研究是一個非常偉大的成就。
對此,參與研發的工程師,首先要建造一個用於測試的引擎,由於其是以登陸另一個天體為目的,研究人員稱其為“戰艦引擎”。大量的測試儀器遠遠超過我們所要研發的引擎體積。用於測試的引擎,需要一種驗證設計的概念模型,其將在今天夏天的晚些時候出現,科學家將根據實驗室中的數據,來改進發動機的設計。
在圖1中,從左到右,依次是研究生邁克爾貝達德(Michael Bedard),埃蒙瑞德麥金尼(Emerald McKinney),托馬斯費爾德曼(Thomas Feldman),安德魯雷滕邁爾(Andrew Rettenmaier)。該項工作是美國國家航空航天局的資質項目,其中包括了研究開發新技術為未來前往月球,乃至火星或者小行星登陸任務進行技術貯備。
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