要造NASA都没造出来的火箭,却连官网都找不到?这家航天民企很“低调”

2020-11-22    273
摘要:今年9月,一家叫做“天兵科技”的民营航天企业宣布完成数亿元A轮融资。报道称,这轮融资已经是这家企业第2次融资,在之前的pre-A轮中,他们同样拿到了过亿元。

火箭

下周,长征五号大火箭将进行近几年来的第5次发射,将嫦娥五号探测器送上月球,完成首次月球取样返回任务。

近年中国航天业的大发展,除了这种举全国之力进行的超级工程以外,另一大特征就是,很多民间资本也想在这波热潮中分一杯羹。

从2012年至今,至少已经成立了13家航天民企,其中有像星际荣耀、星河动力这样已经成功发射火箭入轨的,也有像零壹空间这样发射失败的,还有像翎客航天之类一直专注于相关项目试验的。

在诸多“航天新势力”之中,我们偶然发现了一家特殊的存在。

其特殊之处在于,他们的目标之远大,和现实之低调,形成了鲜明对比。

今年9月,一家叫做“天兵科技”的民营航天企业宣布完成数亿元A轮融资。报道称,这轮融资已经是这家企业第2次融资,在之前的pre-A轮中,他们同样拿到了过亿元。

新闻报道称这家民营航天企业将是“首家开展新一代常温无毒HCP火箭发动机、HCP运载火箭研制的民营企业”,称之为“商用航天企业佼佼者”。

HCP

那么,HCP是什么?“新一代”意味着什么?凭什么研发这个就是“佼佼者”了?

想必很多人的脑海中会浮现出这些问题。

不过有意思的是,关于HCP这个东西,网上的信息少得可怜,几乎没有。尤其是,如果你只是用新闻中的几个关键词,比如“HCP”、“推进剂”、“火箭”等组合,你能搜到的,几乎就只是这篇文章和关于这家公司的另几篇通稿。

好在,经过一番艰苦的寻找,我们还是找到了一些有用的东西。

根据这些信息,如果这家公司真的能实现新闻里说的目标,确实可以称得上是航天领域的“佼佼者”。

全新的“复合烃类推进剂”

什么是HCP?

这里要感谢铺天盖地的新闻通稿中的其中一篇,是他们难得地在HCP后面标注了“复合烃类推进剂”字样,使我们获得了了解这种新型航天燃料的入口。

HCP

“复合烃类推进剂”又是什么?这个名词实际上是个组合词,是“复合推进剂”加上“烃类推进剂”产生的新东西。

首先简单说说复合推进剂。

所谓“复合”,就是把推进剂中的氧化剂和燃料混在一起,做成一种材料。

众所周知,火箭发动机需要氧化剂和燃料。如果是液体火箭,氧化剂和燃料可以分开储存,等到要用的时候通过管道输送到一起点燃。

但固体无法流动,不能等要用的时候才混合,所以固体火箭必须提前把氧化剂和燃料混合好,浇筑在火箭内。因而,过去复合推进剂指的都是固体火箭推进剂。

再来说说烃类推进剂。

和诸多化学命名一样,“烃”这个字直接反应该物质的特征,分别取碳能燃烧的特质和氢字的一部分,因此“烃”指的就是碳氢化合物。

烃类化合物又以分子的饱和程度,可以分成烷、烯和炔。

包括我们常见的甲烷(沼气)、丙烷、丁烷都属于烃类燃料,而像汽油、煤油等各种油,实际上也是由不同烃类物质混合组成的,同样属于烃类。

在过去技术相对落后的阶段,各国都曾使用可常温储存的偏二甲肼和四氧化二氮的组合作为首选航天推进剂。

但这一推进剂组合一方面有剧毒,另一方面比冲并不高,所以在今天已经逐渐被淘汰,只在一些军用领域使用。而高比冲的液氢液氧和液氧/烃推进剂成为了当前的主流发展方向。

虽然烃类有很多,但目前航天行业选择的方向主要是液氧煤油和液氧甲烷。

液氢液氧、液氧煤油、液氧甲烷,在这三者中做选择,考量的主要是性能、经济性和易用性。

其中,液氢是热值最高的燃料,液氢液氧推进剂也是能量最强的,拥有极高的比冲。目前我国长征五号大火箭一级主发动机的就是YF-77氢氧发动机。

但是液氢的缺点也非常明显。首先是氢在常温下是气态,密度很小,要使之变成液态则需要极度低温,这对贮存燃料箱、发动机设计和制造都提出了很高要求。

此外,即使液化之后,液氢的密度依然比燃料小得多,火箭需要一个巨大的燃料箱储存足够的燃料。再加上为了避免其低温影响其他设备的隔热设施,液氢火箭往往又胖又贵。

相较而言,煤油加上液氧的方案虽然比冲小了很多,但是优点更突出——煤油本身随手可取,密度高,又可以常温储存,不需要复杂的储存和隔热设计,使得这一方案可以说是超级便宜。

所以非常注重成本控制的SpaceX,在猎鹰九号上就配备了液氧煤油的梅林发动机。

然而,煤油有一个致命缺陷——积碳。

煤油本身带有许多胶质和杂质,其中烯的烃等不稳定成分又会在高温下会发生氧化和聚合反映,形成一种粘稠物,这些沉积物残留在喷油嘴、进气阀等部位时,遇到燃烧就会变成坚硬的积碳,堵塞关键部位。

上世纪,美国就是因为无法解决积碳问题,放弃了液氧煤油火箭发动机的研究。

如果是1次、2次使用,积碳问题还不算严重,但是在全世界都在发展回收复用火箭的潮流下,发动机反复积碳的问题就将凸显,这也是SpaceX下一代火箭采用液氧甲烷方案的猛禽发动机的原因。

甲烷是最符合“未来”这一定义的燃料。

比起液氢,甲烷虽然同样要低温凝结成液态使用,但是其沸点和液氧接近,储存和隔热条件都不像液氢那么高要求。同时,液态甲烷的密度也要大得多,同样的空间可以装更多燃料。

比起液氧煤油,液氧甲烷虽然没有那么便宜易得,但是性能上,它的比冲略高一些,也不会积碳,更切合火箭发动机重复使用的潮流。

更重要的是,甲烷这种东西在许多外星球上天然存在。考虑到未来星际飞行的可能性,液氧甲烷显然是符合更长远需求的方案。

HCP

那么,天兵科技的新火箭采用的是液氢液氧、液氧煤油、液氧甲烷方案的其中一种吗?

并不是。

这也是这项技术的关键所在。

和NASA一较高下?

为了寻找相关资料,我们着实费了一番功夫。

首先,前文说的报道内容中已经明确提到了,使用HCP发动机的“天龙”系列是液态火箭,排除了固体燃料。

其次,报道中提到,这是一款“常温”燃料,那么就把液氧作为氧化剂的组合也排除掉了。

那就要从常温氧化剂里找了,备选方案有中国过去使用过的四氧化二氮、发烟硝酸,和即将在新一代载人飞船上使用的硝酸羟胺。

是哪一种呢?

关于这个问题,我们以上述关键词反复搜索,但一无所获,直到以“复合推进剂”为关键词搜索,在百度比较靠后的页面中发现了一篇论文。

这篇论文的题目是《氧化亚氮基单元复合推进剂技术研究述评》,发表于2016年,作者全部来源于西安航天动力试验技术研究所。

这篇论文中介绍了一种氧化亚氮基的单元复合推进剂。

尽管是复合推进剂,但文章概述中提到,它“有望替代传统肼类推进剂”,这意味它可能是一种液态的复合推进剂,符合之前新闻报道的内容。

在论文中,作者又提到“氧化亚氮……可与烃类、氨类等燃料通过特殊工艺复合制备新型氧化亚氮基单元复合推进剂”。

更关键的是,文章提及,“最具代表性的是氧化亚氮-烃类单元复合推进剂,简称NOFBX”。

NOFBX,这是关键。

随后我们以“NOFBX”和“天兵科技”为关键词,终于在时代财经的一篇采访《民营火箭的融资秘密》中发现了这段话:

“与主流的液氧甲烷推进剂路线不同,天兵科技选择HCP液体推进剂。天兵科技联合创始人罗毅向时代财经介绍道,‘HCP是复合烃类推进剂的缩写,国际论文里叫NOFBX,目前世界范围内只有美国、德国和中国在开展工程研制。’”

“除了天兵科技,NASA官网显示,NASA也曾研究和开发此燃料。”

果然是NOFBX。

NOFBX又是什么呢?

根据西安航天动力试验技术研究所的那篇论文,氧化亚氮既不算是一种新东西,但人们对此也并不熟悉。

二战之前,美欧已有将氧化亚氮和液氨、硝酸铵复合作为火箭推进剂的相关报道,但是均以失败告终。

小规模研究持续到21世纪初,美国和德国才开始对氧化亚氮-烃类单元复合推进及相关内容和技术展开研究。

上述的NOFBX就是在NASA的支持下,由美国Firestar公司在2003年研发的。

其中,“NOFB”代表氧化亚氮和烃类复合。

“X”为2位数字,第1位表示烃类类型,1表示乙烷,2表示乙烯,3表示乙炔;第2位表示氧化剂和燃料的混合比。

从性质上说,除了比冲低于液氢液氧方案以外,这种新型火箭推进剂几乎优于现有所有方案。其优点包括:

·能量高,常温下稳定,而且没有毒性,便于储存使用。

·作为复合推进剂,不需要像传统火箭那样,为氧化剂、燃料分别配置储存和输送系统,可以降低系统重量,也更容易控制。

·遇到明火、电火花、催化剂或高温时就会燃烧,很适合在深空中进行多次点火工作。

·从性能上看,其和乙炔混合时,真空比冲最高达345s,并不落后于液氧煤油和液氧甲烷。

论文称,目前我国的氧化亚氮基单元复合推进剂领域的研究,主要还是追踪美国的进展,主要成果是:

1、确定炔烃体系比冲最高,烯烃次之,烷烃最低的规律;

2、掌握公斤级氧化亚氮基单元复合推进剂制备技术;

3、进行了初步点火试验。

等等,你们的官网呢?

不得不说,天兵科技作为去年才入场的新玩家,一上来就把目标放在这种国际性难题上,相比于其他“航天新势力”,志向还是非常远大的。

上述采访中提到,天兵科技的天龙一号火箭明年底就将首飞任务。如果成功,确实称得上是中国航天领域一个不小的突破。

然而,正如前面所说,直到今天,我们在公开渠道都很难看到更多这方面信息。

技术方案?没有;项目进展?也没有。

更骚的是,当我们试图到官网找信息时,发现他们连官网都没有……

尽管他们宣传稿中声称核心人员“来自于中国航天科技集团、中国航天科工集团”,“主任设计师及以上占比42%,博士及以上占比32%”,但前期工作如此简陋,很难让人不怀疑他们对实现这种远大目标的诚意。

时代财经也在那篇采访中引用行业内人士说法称:

“天兵科技内部都说靠这个新概念融一笔钱,有钱了还得落到选煤油还是液氧甲烷火箭上。”


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