在下一个十年(系指八十年代一一译者注),液体推进装置业务无疑要受到把航天飞机投入全面使用所作努力的影响。假定在八十年代初期把此事办成,那么就会得到资金,把已在图板上的液体推进技术投入使用,并且着手研究新的方案和扩充基本的研究与技术。空间运输系统的使用,将决定新系统和液体火箭技术在今后若干年的发展趋向。
如果能够像五十年代和六十年代那样对先进的液体推进系统立即作出许诺的话,我们相信在八十年代期间就会取得下列进展。
航天飞机推进装置:航天:飞机主发动机方案旨在延长发动机使用寿命并提高其功率。重点放在轴承、传热、制造和材料改进。这些改进有指望使航天飞机的功率,至1985年提高到109%水平,至1990年达到120 ~ 130%水平。以集束液体火箭发动机替换固体火箭助推器,使用经过改进的航天飞机主发动机或一台新型具有1,000,000磅推力的液氧-碳化氢发动机与/或在外挂贮箱后端增加一个液体助推舱,到了1990年,就有可能把100,000磅载荷,载运到近地轨道。来自为大型空间结构任务而研制的低温小推力推进装置的有效技术,将容许把航天飞机轨道机动系统和反作用控制系统提高到具有更大比冲量以液氧- 碳化氢作推进剂的组合装置。
轨道间运输和行星际的推进装置:研制具有高性能、紧致可重复使用、从航天飞机货舱放出把载荷载运至_步轨道并且可能返回的实用性轨道间运输飞行器,有可能成为八十年代重要的新方案。候选方案有许多:有新型先进的耐低温的具有最佳性能的大推力装置;有新型的用于大型精巧结构具有复式重新起动系统的小推力飞行器;以及具有最低成本适于作为现有飞行暂时改装的方案。可能的暂用飞行器包括具有可调节的RL-10发动机的空间运输系统/人马座级,和/或性能居于惯性末级(Inertia Upper Stage)与人马座级之间,但提供较小推力与长期贮存能力的小型贮存推进剂(N2O4/NH4)级。
八十年代结束时,以先进的膨胀器循环式发动机替换RL-10发动机的先进轨道间运输飞行器有可能投入研制,低温贮存技术和长期贮存设备有可能得到改进。具有480秒比冲量的高压、泵馈发动机的推力约在500—50,000磅范围内。在把大型空间结构推进到实用轨道方面,小推力轨道间运输飞行器有指望起着日益突出的作用。目前所作的研究都是在对比各种设计方案的实时成本与性能,以便满足研制要求。
永久性载人的近地轨道空间站,利用液体推进剂补给,在轨道上再造与更换,以及轨道间运输飞行器将达到实用状态。
行星际推进装置在高性能、燃烧时间(从几秒至几小时)和长期低温贮存方面的要求跟小推力液体推进剂的轨道间运输飞行器相似。来自取得重大成就的《海盗》和《旅行者》行星际方案的贮存推进剂技术,将满足八十年代《绕金星轨道图像雷达》、《伽利略》和《拦截哈雷彗星》任务。到八十年代末,全面研制适合于《太阳探测》、《远地外行星》和《运回火星样品》任务以氟和肼作推进剂的推进装置是有指望的。
卫星的推进装置:液态双元推进剂系统通过更换目前所使用的近地点和远地点固体火箭发动机将会在大型绕地航天器方面找到新的用途。在空间运输系统中在货舱直径范围内把长度减至最低限度的要求,将使这种系统成为大型和可重复使用飞行器解决成本效率的最好途径。在某些情况下,液态双元推进剂系统将补充或替换用于轨道修正与入轨以及姿态控制的单元推进剂系统。这种趋向业已随着Tnsat-1卫星通讯、《系统应用实验室》和Leasat卫星一起出现,所有这些卫星全都计划在以后几年之内发射。这些系统在100磅推力范围内使用双元推进剂发动机作为远日点与近日点的推进装置及增量与ΔV的机动装置,并利用5磅推力的双元推进剂发动机作姿态控制并保持位置。在整个八十年代,这种小型双元推进剂发动机技术将被推广到其他卫星和航天器,例如L型卫星,阿拉伯卫星,澳大利亚卫星,防御卫星以及侦察卫星Ⅳ号。
某些航天器应用将从提前研制单元推进-肼增量推进器(0.1磅推力级)收到好处,该推进器的比冲量大于300秒,而使用寿命超过500小时。对于连续十年探持北-南位置的任务说来,这将使推进剂重量减少25%。至八十年代后期,航天器的设计就可以更广泛选择性能与续航时间都得到改善的推进器,无论从成本或性能角度看来,都会使任务最佳化。
先进技术:将着手大升力运载火箭和单级至轨道系统的方案研究与技术发展,它们均使用以液氢与液氧作冷却剂具有先进技术的双膨胀器发动机设计。其他使用液氧、液氢和碳化氢燃料的双元和三元推进剂的组合将予以研究,以便获得增大推进剂密度及全面降低推进剂与系统的成本的好处。
国防部将资助恢复对液态推进剂的研究与发展,以便确定在空中发射的导弹、中程弹道导弹和反弹道导弹任务的应用。例如,以高密度凝胶体推进器供预装的液体推进装置使用,像无线电空中导航与防撞系统有可能改善飞行距离而不降低使用寿命,预计双元推进剂系统将被发展作为大机动性末级和低空反导弹防御系统的制导与控制来使用。重点也将放在大机动性反卫星导弹与航天器例如《可重复使用航天器》和《高级空间辐射系统》的推进技术。
最后,我们期望能看到研制(通过可行性验证)几种独特的推进系统:轨道间运输或迈向太阳的行星际旅行使用的《以阳光为动力的火箭推进系统》,在长寿通讯卫星中作为姿态控制或提供小ΔV的长寿《水电屏火箭系统》,以及激光推进装置。
欧洲研制的使用贮存的低温液态推进剂的《阿里安娜》运载火箭有指望投入全面使用,用来发射许多欧洲和第三世界科研与通讯卫星。例如,使用液态双元推进剂的欧洲直播卫星,拟在八十年代中期投入使用。
[Astronautic & Aeronautics,1981年7~8月]