□ 張雪松

韓國運載火箭：百折不撓 志在太空

□ 張雪松

KSLV-Ⅱ探月

韓國作為發(fā)達(dá)國家，并不滿足于民用消費品的暢銷，同樣對軍工和航天充滿了興趣。韓國航天事業(yè)的發(fā)展雖晚但卓有成效，韓國SI成像服務(wù)公司宣布，韓國多用途衛(wèi)星3A的商業(yè)銷售已經(jīng)開始，使韓國成為繼美國之后第二個公開銷售0.5米分辨率衛(wèi)片的國家。韓國在運載火箭領(lǐng)域同樣投入巨資，新的KSLV-II火箭正在有條不紊地進(jìn)行研制，2016年火箭的主發(fā)動機(jī)已經(jīng)開始長程試車。

談到韓國運載火箭，很多人都會想起不算成功的“羅老”（KSLV-Ⅰ）號火箭。“羅老”號火箭可以說是韓國為了在航天競賽中壓倒朝鮮，急功近利追求成功的典型。它第一級完全引進(jìn)了俄羅斯火箭技術(shù)，以RD-151發(fā)動機(jī)為核心，反而成了俄羅斯安加拉火箭測試的小白鼠，而韓國自主研制的固體第二級只有8.8噸推力，事實上就是韓國早年KSR系列探空火箭技術(shù)的衍生。“羅老”號火箭總共進(jìn)行了3次發(fā)射，整個項目耗資約5億美元，但只有2013年1月30日的最后一次發(fā)射獲得了成功。韓國并沒有得到俄羅斯第一級火箭更不要說發(fā)動機(jī)技術(shù)的轉(zhuǎn)讓，再加上韓國在與朝鮮進(jìn)入太空的競賽中的落后，韓國航天不說一無所獲也差不多，這也讓韓國國內(nèi)對投入巨資研制的“羅老”號火箭的價值和必要性產(chǎn)生質(zhì)疑。

話雖如此，韓國政府仍然重視航天事業(yè)的發(fā)展，開始啟動KSLV-II型運載火箭的研制。KSLV-II火箭是一種47.2米長，3.5米直徑的中型運載火箭，它的起飛質(zhì)量約200噸，可將大約1.5噸的載荷送入高度600千米～800千米高度的軌道。吃一塹長一智，韓國在KSLV-II火箭上力求國產(chǎn)化，實現(xiàn)航天發(fā)射的獨立自主。韓國宇航研究機(jī)構(gòu)（KARI）研制的KSLV-II火箭將是一種三級液體運載火箭，其整體設(shè)計架構(gòu)和我國的長征四號火箭神似，具體地說KSLV-II火箭第一級為4臺75噸級液體火箭發(fā)動機(jī)并聯(lián)，第二級為高空版的75噸液體火箭發(fā)動機(jī)，第三級使用單臺7噸級液體火箭發(fā)動機(jī)，這兩種液體火箭發(fā)動機(jī)都是韓國自主研制的產(chǎn)物，最大限度地保證了韓國運載火箭的研制和生產(chǎn)發(fā)射不會受制于人，尤其是重要的阿里郎系列遙感衛(wèi)星的發(fā)射不再受制于俄羅斯等國家。

根據(jù)KARI的官方介紹，KSLVII火箭的十年研制計劃總投資1.957萬億韓元，折合人民幣115億元，韓國發(fā)展航天事業(yè)的雄心可見一斑。KSLV-II火箭將分三個階段研制，2010年3月到2015年7月的第一個階段中，KARI將審查火箭的初步系統(tǒng)設(shè)計，建造發(fā)動機(jī)測試設(shè)施，并進(jìn)行7噸級真空液體火箭發(fā)動機(jī)的地面測試。根據(jù)現(xiàn)有報道，7噸發(fā)動機(jī)的測試已經(jīng)順利完成。2015年8月到2018年的第二階段中，將進(jìn)行發(fā)動機(jī)和火箭的詳細(xì)設(shè)計，在新建的試車臺上測試75噸級液體火箭發(fā)動機(jī)，并完成發(fā)動機(jī)的測試。2018年4月到2021年3月的第三個階段中，將完成三級液體運載火箭的研制工作，并通過兩次試射的成功確認(rèn)KSLV-II項目的勝利完成。KARI在KSLV-I火箭上雖然收獲不多，但初步掌握了運載火箭的總體設(shè)計，并成功實施了一次航天發(fā)射從而積累了寶貴的經(jīng)驗。KSLV-II火箭的研制中，新型液體火箭發(fā)動機(jī)是問題的核心，正因為如此，75噸級液體火箭發(fā)動機(jī)的長程試車才格外引人注目。

根據(jù)設(shè)計KSLV-II火箭第一級工作時間127秒，第二級工作時間147秒，第三級工作時間約500秒。KARI首先測試了7噸級液體火箭發(fā)動機(jī)，從2015年到2016年進(jìn)行持續(xù)試車，其中2015年12月完成了100秒試車試驗，2016年又完成了500秒長程試車。當(dāng)然，KSLV-II火箭的關(guān)鍵是75噸級液體火箭發(fā)動機(jī)，這種燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)的液氧煤油發(fā)動機(jī)性能和美國太空探索技術(shù)公司的梅林1相似，但它們并沒有關(guān)聯(lián)。根據(jù)韓國發(fā)布的發(fā)動機(jī)照片和測試視頻，以及航天論壇的各路消息，韓國的75噸級液氧煤油發(fā)動機(jī)原始技術(shù)很可能來自烏克蘭南方設(shè)計局。

據(jù)稱南方局向韓國出售了15噸級液氧煤油發(fā)動機(jī)的紙面設(shè)計方案，韓國在此基礎(chǔ)上放大到30噸，并最終放大到75噸推力。液體火箭發(fā)動機(jī)推力的增加并不是簡單的放大工作，韓國在研制過程中也遭遇了燃燒不穩(wěn)定性等一系列技術(shù)問題，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)研制落后于原計劃，原定的2017年亞軌道發(fā)射不得不推遲到2018年。2016年5月18日，韓國的75噸級液氧煤油發(fā)動機(jī)進(jìn)行了30秒時間的熱試車，為發(fā)動機(jī)的測試開了一個好頭。隨后6月9日韓國再接再厲進(jìn)行了75秒熱試車。7月20日，韓國首次完成了145秒的長程熱試車，為飛行試驗對75噸級液氧煤油發(fā)動機(jī)進(jìn)行了完整測試。11月29日，韓國再次進(jìn)行75噸級液氧煤油發(fā)動機(jī)的145秒長程點火試驗。

韓國75噸級液氧煤油發(fā)動機(jī)的一系列成功熱試車，為2017年底或2018年初的亞軌道測試奠定了很好的基礎(chǔ)。屆時KARI將測試發(fā)射單臺75噸發(fā)動機(jī)的第二級火箭，對新研制的75噸火箭發(fā)動機(jī)，以及火箭的儲箱、燃料輸送和導(dǎo)航制導(dǎo)控制系統(tǒng)進(jìn)行實際飛行驗證，并根據(jù)獲得的經(jīng)驗完善KSLV-II火箭的具體設(shè)計，為2021年左右發(fā)射三級KSLV-II火箭做好準(zhǔn)備。按照現(xiàn)在的計劃時間表，KSLVII火箭不僅可以用于發(fā)射韓國的地球遙感衛(wèi)星，還將具備發(fā)射月球探測器的能力，KARI野心勃勃地打算用KSLV-II火箭在21世紀(jì)20年代發(fā)射月球軌道器和月球著陸器。毫不夸張地說，KSLV-II火箭作為韓國第一種獨立研制的運載火箭，將成為未來韓國航天事業(yè)發(fā)展的基石。★

KSLV-Ⅱ四機(jī)并聯(lián)

75噸發(fā)動機(jī)145秒試車

7噸發(fā)動機(jī)（上）及75噸發(fā)動機(jī)（下）

KSLV-Ⅱ結(jié)構(gòu)