啥叫空分?空分装置和系统流程大揭秘(天宫一号上天干什么去呀?)
大家对各类压缩机、汽轮机并不陌生,但是他们在空分环节的作用,你是否真正了解?工厂里的空分车间,你知道是什么样的吗?空分,简单地说,就是用来把空气中的各组份气体分...
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啥叫空分?空分装置和系统流程大揭秘
大家对各类压缩机、汽轮机并不陌生,但是他们在空分环节的作用,你是否真正了解?工厂里的空分车间,你知道是什么样的吗?空分,简单地说,就是用来把空气中的各组份气体分离,生产氧气、氮气和氩气的一套工业设备。还有稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡等。
空分设备
空分设备是以空气为原料,通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态,再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备,广泛应用于传统的冶金、新型煤化工、大型氮肥、专业气体供应等领域。
简单来说就是空分的系统流程包括:
压缩系统
预冷系统
纯化系统
换热系统
产品送出系统
膨胀制冷系统
精馏塔系统
液体泵系统
产品压缩系统
我们按照空分系统流程对设备进行一一介绍:
压缩系统
有 自洁式空气过滤器 、 汽轮机 、 空压机 、 增压机 , 仪表压缩机 等。
(1)自洁式过滤器一般随着气量的增大,滤筒数增多,层数也越高,一般2.5万等级以上双层,6万等级以上三层布置;一般单台压缩机需要单独布置过滤器,同时布置在上风口。
(2)汽轮机是高压蒸汽进行膨胀做功,带动同轴叶轮转动,从而实现进行对工质做功的型式。汽轮机一般常用的有三种形式:全凝、全背压和抽凝,较为常用的是抽凝。
(4)空压机一般大型空分装置投资均为单轴等温型离心压缩机,进口较国产能耗低2%左右,投资高80%;空压机采用出口放空,不设置回流管路,一般有最小吸入流量防喘振要求,采用入口导叶进行流量调节,进口国产机组均是四级压缩三级冷却(末级不冷却)。主空压机配备一套水洗系统,用以冲洗各级叶轮和蜗壳表面沉积物。该系统随主机成套。
(5)增压机一般大型空分装置投资采用单轴等温型离心压缩机和齿轮式离心压缩机两种,其中齿轮式在能耗上占较大优势,尤其压比较大的工况。
(6)仪表气压缩机一般有三种形式:无油螺杆机,活塞式和离心式。由于活塞式和离心式天然无油,所以不需要除油装置,只需要配套干燥装置(除水)和精密过滤器(除固体颗粒)即可;而螺杆机一般有有油和无油然后除油两种,喷油螺杆机需要设置除油装置,同时需要设置精度非常高的除油过滤器,以满足工艺要求,这种机型的优势是价格较便宜;无油螺杆采用干转子或者水润滑,这种机型优点是绝对不含油,缺点是价格较贵。气量500Nm?/h以下适合选活塞式;气量在2000Nm?/h以下适合选螺杆机或活塞机;气量在2000Nm?/h以上即三种机型都可以选,气量大时离心式压缩机较有优势,其易损件较少,同时好维护,性价比较高。
仪表压缩机在开车时使用,正常运行后由分子筛纯化器后抽取。
预冷系统
预冷系统空冷塔有两种形式: 闭式循环 (空冷塔分为上下两段,冷冻水在空冷塔上段和水冷塔之间循环)和 开式循环 (进循环水系统),闭式循环主要应用于水质不好的化工厂,需要补充新鲜水及药剂;开式循环应用较广,但是循环水系统同样也需要定期补充新鲜水,预冷系统还需要考虑夏天工况。
空冷塔 一般设计为底部为1米φ76不锈钢鲍尔环(耐高温),3米φ76增强型聚丙烯鲍尔环(大通量),4米φ50增强型聚丙烯鲍尔环。
水冷塔 也有两种:两段式(无外加冷源时,干燥污氮气的冷量回收充分,使之预冷系统有保障,但是阻力大一倍,(7米+7米φ50聚丙烯鲍尔环)和一段式(有外加冷源时,8米φ50聚丙烯鲍尔环)。
此外,预冷系统一般所有进水均要设置过滤器(一般6台:4台水泵,水冷塔进水,冷水机组蒸发侧进水),防止杂质带入系统。预冷系统的效果检测为:下段4米填料段出口气比进水低1℃;上段8米填料段出口气比水高1℃,一般在空冷塔中部设置测温计(伸入内部)。
纯化系统
纯化系统采用的的 吸附器 有立式轴向流,卧式双层床和立式径向流三种。
立式轴向流 主要用于1万等级(直径已经到4.6m)以下空分设备的配套,床层厚度1550∽2300mm,双层单层均可布置,立式轴向流吸附器的气流分布最好。
卧式双层床 主要用于大中型空分设备的配套,床层厚度1150mm(分子筛)+350mm(铝胶)。
立式径向流 吸附器可以有效利用容器内部空间,使得同直径吸附层面积扩大1.5倍左右,这样可以有效降低塔器高度,同时立置方式占地面积较小。由于气流分布均匀,不像卧式吸附器气流不均,使得分子筛用量减少20%,再生能耗也节省20%。
但是立式径向流缺点是气流中心集中(扇形区),使得其比卧式穿透时间要快(要求CO2<0.5ppm)。床层厚度1000mm+200mm,立式径向流可以满足2万等级以上的空分设备的配置。
再生加热 有电加热器和蒸汽加热器两种方式。
蒸汽加热器有卧式(4万等级以下),立式(4万等级以上),立式高效蒸汽加热器(蒸汽利用率高,节能20%)布置方式有:一台蒸汽加热器(有H2O泄漏测点);电加热器(两用一备或者一用一备)并联(高温低流量联锁停设置,防止烧坏,加热管材质为1Cr18Ni9Ti);电加热器(满足活化再生,250∽300℃)与蒸汽加热器并联;电加热器与蒸汽加热器串联(蒸汽温度低时,不过造成再生阻力较大)。
对纯化系统还需要设置节流再生管路以满足开车需要。另外再生气侧设置安全阀,蒸汽加热器侧设置安全阀,防止设备或者阀门压力高侧泄漏或者超压,以及节流超压。
再生流路配置手动蝶阀来调配阻力,以使得主塔运行稳定(或者不设置,采用总管设置调节阀时序调节)。
换热系统
换热系统严格来说多股流混合介质设计在同一换热器里,让各介质传热自动平衡,能耗最低,但是这样对于内压缩流程会造成全部换热器均为高压换热器,会造成投资的积聚增加,所以2万等级以上内压缩换热器组织还是采用高低压分开的办法,更为经济些,2万等级以下采用全部高压换热器配置。
产品送出
低压氧氮产品 ,设置产品调节阀与放空流路,放空进消音器(氮气内件为碳钢,氧气内件为不锈钢)。污氮气设置去水冷塔放空(起污氮气放空作用、调配再生气以及调整上塔压力的作用,要求水冷塔塔径能够满足泄放要求,尤其有氮气也通入的场合,不能使上塔压力憋高,水冷塔阻力6kPa(8米高填料),管路及阀门4kPa,对大气放空压差2kPa,总共12kPa)。
高压氧气产品 ,放空采用两级节流,先是高压产品气节流至10barG,经过偏心异径管,中间设置蒙乃尔降噪板,再通过偏心异径管扩大管路直径,氧气介质流速控制在10m/s以下,再通入消声塔节流放空,消声元件不锈钢;高压氮产品,氮气产品先节流至10bar,通过不锈钢降噪板,再通入消声塔节流放空,消声元件碳钢;氧气阀门要求不得人去操作(调节阀禁带手轮,手动阀放置防爆墙内)。
消声塔还可以与压缩机系统放空合二为一,空压机增压机降噪(按照空压机量计算),通入消声塔,以及纯化系统泄压空气,增压机打回流,泄放部分。
膨胀制冷系统
膨胀机一般有三种,即 低压膨胀机 , 中压膨胀机 和 液体膨胀机 。
对于一定类型的气体膨胀机来说,工质体积流量越大,效率越高。一般流量8000Nm?以上的低压膨胀机效率为85∽88%,流量小于3000∽8000Nm?效率会低至70∽80%。
中压膨胀机一般采用一台进口一台国产(备用)。气量8000Nm?/h以上进口膨胀机效率82∽91%(增压端少4个点);国产膨胀机效率78∽87%(增压端少5个点)。
膨胀机启动前需要先吹扫(除去管系杂质,膨胀机蜗壳内杂质),再通密封气(正常时由增压端提供),然后进行油系统外循环,内循环,做完联锁测试然后方能启动,冷试合格后冷紧;冷启动需要启动油箱加热器,正常运行后不需要,此时轴承的冷热已经平衡。
液体膨胀机本质是利用高压液体的压力头来进行水力做功(同时液体焓值降低,但是与气体相比,相差甚远),一般4万等级以上内压缩空分设备均可用液体膨胀机代替高压液空节流阀。它的优势为利用液体膨胀机制冷和膨胀功发电达到节能目的,一般可实现节能2%左右,但是其投资达千万元。
精馏塔系统
下塔1.5∽5万等级采用筛板塔较多,环流塔板在1.5万等级以下直径塔较有优势(液体流程较对流长,但是制造复杂),对流3万等级以下应用较多,1.5万等级以上较占优势,四溢流在3万等级以上大塔较占优势,填料塔能耗较低,不过下塔高度要增加5米左右。5万等级以上空分较占优势,尤其上下塔平行布置的情况。
上塔、粗氩塔及精氩塔采用填料塔,厂家一般为苏尔寿或天大北洋,对粗氩塔冷源配置一般是富氧液空,同时可将废气放散入污氮气管路,氩系统停运时能耗低;精氩塔热源为富氧液空,或下塔氮气,冷源可以是贫液空或者液氮,进料有液相和气相两种。需要注意的是粗氩塔冷凝器板式的密封性要求较高,否则会导致氩产品不合格。
主冷有单层,立式双层、卧式横列双层,立式三层和降膜主冷(液氧与气氧向下,与氮气同流向)。
精馏塔系统的布置有6种方式:
(1)上下塔垂直布置,为常规布置方式,高度较低,无下塔液体难以进入上塔或者粗氩塔冷凝器的状况(管路全液相上行背压能够满足,此时管径不能小);
(2)上下塔垂直布置,为常规布置方式,高度适中,下塔液体难以进入上塔或者粗氩塔冷凝器采用设置汽提管路带液体去上塔(要求管路出口满足ρυ?>3000,ρ为密度,υ为流速,进气位置在管路汽化率为1%高度处,此时需要适当缩小管径,同时液体过冷度不能大);
(3)上塔自氩馏分段落地布置,采用两台循环氧泵连接,降低上塔高度可以解决下塔液体无法进入上塔或者粗氩塔冷凝器的状况;
(4)上塔自氩馏分段落地布置,采用循环泵连接,粗氩塔最上段座在上塔上部,这样可以使冷箱空间缩小;
(5)上塔自主冷落地布置,采用循环泵连接,主冷在下塔顶部,优点是主冷可以做的很大;
(6)上塔自主冷落地布置,采用循环泵连接,粗氩塔最上段座在上塔上部,优点是主冷可以做的很大,同样可以使冷箱空间缩小。
液体泵系统
卧式泵 水平布置(进液管低于排液管),需要设置加温气(设置在泵后,或者泵前过滤器前,防止杂质进入),密封气,排液排气阀(低处排液,高处排气)和回流管路(回液进气相),卧式泵转速不能太高,一般排压30barG以下,卧式泵由于水平布置,冷态收缩轴承受力较好,但是转速高转子动平衡不好满足。
立式泵 采用轴承悬挂式布置(进液管高于排液管),承受向下拉力较大,转子重心与轴重合,转速可以很高;一般30bar以上,需要设置:泵前回气(注意卧式泵无),加温气(设置在泵过滤器前,高处进气), 密封气,排液排气阀(低处排液,高处排气,预冷时看是否冷透)和回流管路(回液进气相)。立式泵一般均是多级,回气管路要求不得向下(平出,或者倾斜向上),否则会造成气体不能排出,易导致泵汽蚀。另外低温泵电机需要设置吹风管路,防止夏天过热,冬天结霜。
液氧泵液氮泵 在线冷态备用,其中液氮泵密封气密封气压力7barG以上;氧泵密封气压力4barG(下塔压力氮气即可满足);循环液氩泵,一用一备,密封气一般采用液氩汽化密封,要求流量有20%的余量。一般液氩泵自身回流阀压力-旁通控制,出口阀流量-液位控制,采用双回路控制。
产品压缩系统
氮透一般压缩空气的均可满足, 氮气透平压缩机 压力较高采用齿轮式较为节能。
氧透根据排压有单缸(压力低)和双缸(高压缸和低压缸)(8级压缩至30bar),一般30barG以下,需要设置5barG的密封气(压力氮气可满足),同时由于氧气介质有高压高温火患原因,所有过流部分均采用铜合金,需要设置保安氮气,一般由工程设计院考虑;进口氧透价格较高,为国产2倍左右,一般不采用,目前一般均杭氧氧透,排压3∽30barG,流量8000Nm?/h以上均可满足。但是流量小,氧透效率较低,一般8000Nm?/h(55%)∽80000Nm?/h(68%)。
氧透一般应用于外压缩流程,从3∽30barG均有,不过一般要和带增压机的内压缩流程(效率一般70%以上,也有流量限制,效率要较氧透高10个点以上,这样甚至可以抵消外压缩较内压缩少复热附加能耗损失的优势,但是内压缩用于钢厂排压需要提高,以免换热系统波动)进行能耗比较,最后确定方案。
现如今还有什么军事装备是中国看得上但俄罗斯不愿意卖的?
俄罗斯确实不怎么喜欢卖装备给我们。主要是两点:「中国急缺的是远程战略轰炸机」,这句话非常正确,但接下来的粉俄真是够了。超音速突防在现代战争中已经玩不转了,如果中国要反制第二岛链、构建空基核力量,需要的是B-2这样的生存能力高的隐身轰炸机,而非像图-160这种,在雷达上闪耀无比、在速度上又无法挫败现有技术手段的飞机。「用我的地缘政治观点,造航母的都S13」,看到这我真是笑了。海军是唯一一个可以在和平时期成建制对外访问的军种,其作用也有其特殊性。中国建造航母也不是为了和美国海军打一次太平洋战争,即使有那么一天,也很遥远。中国建设强大海军要用在什么地方呢?一支强大的海军是什么?是打击敌对势力的利器,是国家影响力扩大的标志,是输出国际影响、推销国家战略的工具。中国现在需要输出国际影响、推销国家战略的地方就是印度洋;而中国要进入印度洋,就需要一支强大的、功能健全的海军。一个没有航母的海军,算不上功能健全,更算不上强大。以苏联海军为例,苏联海军最突出的作用不是和美国海军决战(虽然这是其建设目标),而是为苏联的思想霸权输出服务;第四次中东战争时,美苏海军的大规模对峙就是典型案例。中国急缺的是远程战略轰炸机,这很对。但是后面关于航母的论述我无法认同。中国现在能看上的是俄罗斯的航空航天动力系统以及当年苏联核火箭飞船、各种航母的设计图。以及船舶潜艇的动力系统与消音技术。还有就是导弹以及个别机床。
如果能发明一种沸点很低的液体,是不是就可以解决能源问题了?
液体气化时体积大幅膨胀,的确效率很大,可比起燃烧爆炸来说差的远了,低温气化的液体,已知的通常都是燃料和化学药剂,或者是通过其它人为制造的,如液氮,沸点很低,但制造过程本身消耗的能量更多,无毒、无害、安全、大量存在的只有水,至于发明创造一种,就等你来了!就能源本身来说,太阳能是目前唯一环保清洁,取之不尽的,还是多花点时间去研究更好的产品去利用好太阳的能量吧!发电也好储热也罢,都是一次性投入,终身受益的,平均成本很低……如何存储能源才是关键!最有希望的就是物理和化学!加油!科学家们!少些点论文,多做些实际的科研,哪怕只是探探路……
这问题问得有点那啥哈。首先,沸点低和能源问题有啥关系?第二,非得低沸点才能解决能源问题吗?提问者自己都一脑糨子呢吧?能源问题实际上就是物质本身所具有的能量(1动、2势、3化学、4原子)转化为声、光、电、磁、热、动、势的问题(也可反过来转化())。回到问题,要解决能源问题也不必非得低沸点液体啊!现有手段都不需要低沸点液体啊!您的认识还停留在汽轮机时代啊?可悲!
你在说空调里面的佛里昂吗,0下30℃沸点了
液氮,液氧沸点都很低的,一个大气压下,液氮沸点-196°C,液氧-182.96°C。所以你考虑的不是节省能源,而是补脑
解决不了,因为你制造这种液体就要耗费大量能源有很多有机物液体沸点都很低,比如石油醚,二氯甲烷,甲醇等等,沸点在40度左右。用水做蒸汽轮机是因为水容易获得,自然界多的是,不需要制备,而你想换成沸点更低的液体来降低产生蒸汽所需能量,最大的问题就是这些物质需要工业生产,生产过程也需要耗能。
沸点很低你的意思是直接蒸气做功?对不起,能量是做功的过程带来的,也是可以说它形态改变带来的。它必须液态转气态可以做功,你会说简单呀,沸点低,有点温度就做气化做功了呀。但是你想过它凭什么开始保持液态的问题吗?需要能量降压降温来保持它处于液态呀。能量守恒定律,万变不离其宗!
楼主的意思估计是:买一台空调装好,现在不是天气热嘛!就是利用里面那个氟利昂沸点低的特性,迅速气化蒸发,来推动压缩机做功进行发电,这样,就可以有源源不断的电能了。
o2的沸点就很低。所以题主你还是多喝点脑白金吧,且喝且珍惜。
这种没质量的问题居然有人问,还居然有人一本正经给他回答。又让我想起了郭德纲的梗。人家火箭专家正眼看你一眼就算他输了
你要多低?没见过空气吗?超级低哦
天宫一号上天干什么去呀?
1.天宫一号将搭载4种濒临灭绝的植物种子
2.我国将“天宫一号”将完成我国载人航天工程首次空间交会对接任务,之后发射“神舟八号”飞船,实施无人自动交会对接试验。“天宫一号”飞行的主要任务是,为实施航天器空间交会对接飞行试验、突破和掌握交会对接技术提供交会对接目标,初步建立长期无人在轨运行、短期有人照料的载人空间试验平台,为空间站研制积累经验。
登月计划是什么?
分类: 教育/科学 >> 科学技术
问题描述:
中国的登月计划是什么?
美俄的登月计划是什么?
解析:
据新安晚报报道,合肥“科学岛”上的中国科学院合肥智能将承担研制中国探月工程的定位与导航系统。
据合肥智能所梅涛所长介绍,在中国即将正式启动的“嫦娥”探月工程中,第一步是绕月,第二步就会涉及到发射月球探测器登陆到月球表面,那很自然就会涉及到对于这一“探月人”的软着陆、传感、导航和控制等问题。
中国科学院合肥智能所最新承担的这一科研项目,便“瞄准”对月球探测器的系统定位与导航系统等,通过基础性的研究,确定在月球表面设置传感器网络的有效途径,“以便地面能够有效控制登月机器人的行踪”。在科研开展过程中,还将建立月球探测系统的数字模型、多媒体仿真、仿月面实验场地以及由月球车组成的地面仿月面试验基地,为国人探访“嫦娥”提供必要的科学准备与技术支持。
梅涛所长说,这一项目是国家自然科学基金会的重点项目,也是中国探月计划中的一项基础理论及关键技术研究。整个项目由中科院合肥智能所主要负责,联合哈尔滨工业大学、中科院沈阳自动化所等共同承担,计划用4年的时间完成。
美国2018年再度登月计划大揭密
几天来,国际各大主流媒体纷纷报道美国2018年重新登月计划,但多半是猜测与推论。美国东部时间9月19日(北京时间9月20日),世人瞩目的美国新一轮登月计划正式揭开其神秘面纱,传说中其上千亿美元的高额研发预算也首次得以证实。在美国宇航局(NASA)华盛顿特区总部召开的新闻发布会上,宇航局长迈克尔-格里芬亲自披挂上阵,逐条解密总投资1040亿美元的美国宇航局2018年再次登月计划。
登月载人工具:长大长高长壮的“阿波罗”
2018年的美国再度登月计划到底是啥样?宇航局长格里芬打了一个形象的比方:是长大长高长壮的“阿波罗”(注:美国的60年代的登月计划)!
确实,此次计划无论从项目本身还是从载人登月运载工具来说,都是“大了一号”的“阿波罗”。
先以载人登月运载工具为例,即将研发出来并派上用场的“宇航员飞行舱”外形就跟“阿波罗”飞船一样是圆锥体,可个头却要大一号---不仅体型比“阿波罗”飞船大出半圈,从“阿波罗”的3.9米底径增加到“宇航员飞行舱”5.5米,而且体重也增加了一半以上,达到25吨。格里芬局长笑着比喻说,新的载人登月运载具看起来就像是“吃了菠菜的大力水手”,从一个“普通的小弟弟”长成“格外强壮的超级勇士”。
除了个头大外,“宇航员飞行舱”的实际载人数目也增加了一倍,最多可以搭6名登月宇航员,而“阿波罗”飞船当时最多只能搭3人。
不过,在2018年第一次登月的时候,“宇航员飞行舱”将只搭载4名宇航员登上月球,主要从事前期考察工作,没有必要齐装满员。
登月火箭:35层楼高能载125吨
长大一号的载人登月运输工具当然要由大一号的运载火箭来发射推进。那么,新的火箭将大到什么程度呢?格里芬透露说,新火箭的高度将有35层楼高!
据法新社和《新科学家》报道,美国宇航局眼下正在设计这种全新的超大运载能力的火箭,其计划的运载力将高达125吨,其中“宇航员飞行舱”将置于火箭顶端,且装有逃逸系统,使宇航员尽量远离喷火的火箭发动机,避免燃料箱隔热材料脱落产生的风险。
根据美国宇航局的计划,美国现在所有的航天飞机以及火箭将于2010年**。因此,美国宇航局希望新一代火箭将于2011年前研发成熟,2012年首飞,开始为登月练兵。
登月过程揭密:分五步登上月球
根据美国宇航局的构想,2018年的登月行动将分五步走:
据美联社和《新科学家》报道,整个登月飞行系统由多个不同功能的飞行器联合构成,分次发射进入太空。
第一步,登月宇航员乘坐的新型“宇航员飞行舱”由多级大推力运载火箭搭载升空后,与预先发射并进入环绕地球轨道的“地球出发站”和“登月舱”两个飞行系统对接,组成稳定的飞行器联合体系统。
第二步,火箭推送联合体系统飞向月球轨道。
第三步,登月舱与“宇航员飞行舱”脱离,宇航员乘坐登月舱降落到月球表面,留着自动操纵的“宇航员飞行舱”在月球轨道上飞行。
第四步,就是最核心的一步,3名宇航员在月球上考察,1名在登月舱内坐镇。
第五步,火箭点火推动登月舱返回月球轨道,与在轨道上的“宇航员飞行舱”对接,然后在隔热装置的保护下穿越地球大气,并最终凭借降落伞在地球陆地上而非海洋上着陆。
登月地点:什么地方都可以
和“阿波罗”登月不同的是,2018年重新登月计划的登月地点将不再局限于月球赤道地区,而是月球表面的任何一个地方都可以。
据《新科学家》介绍,美国宇航局目前还没有选好确切的登月地址,但是新型航天器有能力在月球的任何一个地方着陆。为此,美国宇航局在“阿波罗”计划所用的月球着陆器的设计理念上加入了一些改进。新型的登月舱仍由上下两部分组成,下部是一个有四条腿、通过火箭发动机实现“软着陆”的着陆装置,上部则是宇航员完成登月使命后搭乘送回月球轨道的飞行舱。
登月展望:建立宇航员常驻基地
按照计划,美国宇航局将在2018年打开重新登月的大门后,以每年至少两次的频率继续登月。
对此,美国宇航局表示,在最初阶段,他们的宇航员可以通过一次次登月逐渐延长在月球上驻足的时间,最终使每组宇航员可以在其上停留半年,像国际空间站的操作模式一样,每组“居民”居住半年,负责那里的日常操作和相关使命。美国宇航局希望借此在月球上建立一个由宇航员生活设施、发电站和通信站等部分组成的宇航员常驻月球基地。
除此之外,美国宇航局登月此举也是为了日后火星登陆计划的开展与实施。据悉,美宇航局估计在2020年左右开始细化火星登陆计划,目前初步的构想是先用4到5枚大型运载火箭把火星飞船和其他硬件设备送上轨道,继而送向火星表面,在火星表面上建立一个宇航员基地,再把6名宇航员送上火星,进行为期500天的科学考察和研究。
不过,美国宇航局想完成如此庞大的太空人物还将面临一个很大难题,就是资金。重新登月计划预计将耗资1040亿美元,这对于因伊战和重建新奥尔良而投入了大量经费的美国来说,无疑困难重重。尽管格里芬表示,重新登月计划不需要美国 *** 加钱,但是美国国会已经传出大量批评声音。所以,这一计划最终能否被国会通过如今还是一个未知数。
说明:一、新型航天运载工具 载人舱或载物舱将置于火箭顶部
二、“乘员探索飞行器”将在近地轨道上与登月舱对接
三、第一批宇航员将在月球上考察一星期
四、返回地球时,太空舱将借助新型气囊 作用在陆地着陆
█新闻对比一:“宇航员飞行舱” VS 航天飞机
“宇航员飞行舱”
形状:像“阿波罗”飞船一样的圆锥体
大小:底径5.5米
重量:约25吨
载人数目:6人
附着位置:火箭顶端
搭载情况:人货分载
安全系数:高,是航天飞机的10倍
航天飞机
形状:与大型喷气客机相仿
大小:高约17米、翼展约23米
重量:约68吨
载人数目:3到7人
附着位置:火箭旁边
搭载情况:人货混载
安全系数:一般
█新闻对比二:“阿波罗”登月计划 VS 2018年重新登月计划
“阿波罗”登月计划
项目进行时间:1969年到1972年底
项目筹备时间:8年
项目资金:250亿美元
载人航天器:“阿波罗”飞船指令舱
运载火箭:“阿波罗”17号火箭
登月宇航员人数:3人
月球着陆地点:月球赤道
月球驻足时间:3天
登月主要任务:取回月球表面钛铁矿等样本
2018重新登月计划
项目进行时间:最早在2018年到2020年间开始
项目筹备时间:13年
项目资金:1040亿美元(如果把通货膨胀因素考虑在内,这项投资只是“阿波罗”登月计划的55%)
载人航天器:“宇航员登陆舱”
运载火箭:35层楼高的新型超级火箭
登月宇航员人数:4人
月球着陆地点:月球表面任一地点
月球驻足时间:7天
登月主要任务:为建立月球常驻基地做准备
█新闻分析:美国为啥急着再登月?
美国宇航局在9月19日再次透露重新登月计划的内幕,似乎在告诉世人,我们不久又再登月了。诚然,随着科技的进步和太空探索的推进,登月并非遥不可及,更别说对已经有了登月经验的美国。但是为何同是登月项目或计划,美国却显得比其他任何一个国家都要着急,这其中有什么玄机?
太空竞赛中想当第一
科技日新月异的变化与进步使地球上的人类开始考虑将触角伸到地球以外的太空。美国积极研发各种航天器和相关附件,又要登月,又要登火星;俄罗斯毫不示弱,先进的飞船系列承担下国际空间站建设的主要任务;欧洲宇航局也不甘落后,积极参与俄罗斯与美国的太空探索与建设项目,试图在这场史无前例的太空竞赛中分一杯羹。而一些亚洲国家的加入,更是使这场太空竞赛空前激烈:日本在建太空实验室,准备搭乘美国的航天飞机进入国际空间站,还屡屡宣布其壮志凌云的月球基地计划;印度的月球轨道卫星围着月球转了,还打算在2008年向月球发射无人飞船;而中国,这个世界上第三个把宇航员送入太空的国家,也启动了登月计划,并确定好了月球路线,准备在三年内发射月球探测卫星。加上中国“神舟六号”载人飞船发射在即,美国着急了,隔断时间就开始宣布自己的重新登月计划,似乎有先声夺人之势。
作为世界超级大国,美国在经济与军事上确实有着十分强大的优势。做惯了第一的美国当然不希望看见别的国家赶超自己,特别是在太空——这个彰显国力的领域里。为了取得太空竞赛第一,美国抢在各国之前采取一些列太空行动争取超越他国,包括向火星、土卫六、“坦普尔一号”彗星等发送探测器,还包括重新登月——这个大手笔的登月计划。
虽然美国在上个世纪六、七十年代曾经实现了登月,但是距离现在已经30多年,世人对美国的辉煌登月史似乎已经有些淡忘,关注的只是今天的结果,所以这就需要美国再次登月,以证明自己太空大国的实力。因此对于美国来说,再次登月是势在必行,而且是越早越好。
太空殖民中想抢第一
除了登月,美国还想在月球上建立永久性宇航员常驻基地。这一目标已经超出了太空竞赛中领跑的意义,而是上升到了太空殖民中当老大的野心。
事实上,在上个世纪的后半期,很多技术和学科在经过将近一千年缓慢行进而近乎停滞的进展后,突然有了跳跃式的增进,包含和太空探索密切相关的技术,如:可以独立完成高难度修复的机器人、配备人工肌肉和聚合物电子产品的太空衣,以及为支持生命和化学处理所制造的人工器官等等。这些高科技产品为太空殖民提供了必要的基础部件,使得大型载人飞船可以在太空中直接自动建成,而且还可以在长程旅途中获得充足水源。
技术的进步使得地外太空建基地成了可能;而地外资源的丰硕则成为各国争相进行太空探索的动力。在地球能源日趋枯竭的今天,丰富的地外资源成为大国窥视的对象,特别是月球,这颗既离地球近、能源又丰富的星球,最适合地球上的国家上去建个基地。美国自然不能放弃这大好机会,可以借建基地,名正言顺地成为月球上的殖民者。毕竟月球上含有大量钛铁矿,这些矿藏不仅可作为将来月球基地钛、铁等金属的主要来源和火箭燃料等能源,还可以用于生产地球生命必需的氧和水,从中获得大量的液氧。
天时人和,就缺地利。而美国天文学家4月初又在月球上发现了一处永远处在日照之下的地区,不但气候相对稳定,而且距离冰冻水源地较近,被科学家称为是人类殖民的最佳落脚处!这算是补上了地利的缺憾。三者已然完备,美国还能守着猎场不狩猎?所以,美国展开了最迅速的行动,直奔月球!
在登月计划中苏联似乎没有采取什么动作,西方对此一直有种种猜测。事实上,苏联曾经制定过登月计划,但由于技术上的原因进展缓慢,加上政治上的考虑,该计划被中途放弃了。
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苏联的载人登月计划直到20多年后才被外界证实。1989年底,美国麻省理工学院和加州理工几位教授访问苏联,在莫斯科航空学院亲眼见到了当年登月计划的一些设施。1990年
5月,当年登月计划的主设计师米申应邀来华,也证实了60~70年代登月计划的存在。
1960年,科罗廖夫设计局开始研制超级运载火箭H-1,西方称之为N-1,该火箭的初衷是向火星发射无人重型探测器。由于受美国制定阿波罗计划的影响,苏联 *** 决定抢在美国前面将航天员送上月球。于是1962~1964年,科罗廖夫设计局按登月计划对H-1火箭进行了多次改装。
1964年8月3日,苏联通过《关于月球和宇宙空间考察工作的决定》,规定了登月计划的具体任务和期限。要在1968年前实现载人月球登陆考察,计划的全称是“H1-Л3”。计划中“Л”是俄文单词“月球”的第一个字母,西方也将该计划称为N1-L3。
H1-Л3计划使用的H-1运载火箭采用了多级并联方案,这是由于苏联一直没有解决单燃烧室大推力发动机发面的问题。火箭主体是常规推进剂——液氧和煤油的三级火箭,总长约100米,最下面长长的锥体是火箭的第一级,底部最大直径16.875米,由24枚到36枚火箭发动机并联而成。发动机分内外两圈布置,4个游动发动机控制火箭的姿态变化。第一级最大推力可达4500~6350吨,比土星5号3450吨的推力大了很多。第二级装有8台发动机,总推力约1432吨,第三级装有4台发动机,总推力约320吨。
第三级的上面是一个助推火箭和一个助推制动火箭,这两个火箭保障飞船飞往月球并使之进入月球轨道。飞船在火箭的上部,由登月舱和月球轨道舱组成。月球轨道舱是由联盟飞船改装而成,带有一个大功率的发动机,可以乘坐2名航天员。助推火箭上面的四部分构成了Л3系统。
发射前几小时,两名航天员进入月球轨道舱,进行最后的检测后,火箭点燃。火箭的前三级将上部的Л3系统送入地球的近地轨道。然后Л3系统内的助推火箭启动,开始地球轨道到月球轨道的转移。接近月球时,助推制动火箭开始工作使飞船减速进入月球轨道。不久,一名航天员从月球轨道舱经过舱外转移到登月舱,登月舱与月球轨道舱分离并向月球降落。与阿波罗号一样Л3系统的登月舱也由4条腿的缓冲支架支撑,实现平稳着陆。月球表面的任务完成后,登月舱靠自身发动机离开月球,同样也将4条腿的支撑结构留在月球上。登月进入轨道后,与月球轨道舱会合对接,航天员回到轨道舱。此后两舱分离。两名航天员一起返回地球。
H-1火箭试验记录
试验时间 结果
1969年2月21日飞行2分钟后发生爆炸
1969年7月31日点火后在发射台上爆炸
1971年6月21日点火后在发射台上爆炸
1972年11月23日起飞不到2分钟发生爆炸
注:后来调查四次爆炸的故障可能均出自第一级,证明多级并联的技术在实际应用中很不可靠。
出于政治的需要,H-1火箭的整个研制过程在很短的时间内就完成了,加之多个发动机并联,降低了系统的可靠性,因此H-1火箭的发射试验一败涂地。1969年初到1972年底的4次试验火箭均发生了爆炸。而此时美国人早已登上了月球,这就使得苏联的登月计划面临政治上的压力。1972年苏联 *** 要求暂停登月计划,但仍有部分登月计划在继续实施。阿波罗计划宣布结束后,苏联 *** 彻底失去了对登月计划的兴趣,登月计划得不到任何拨款。而且苏联开始重点发展载人空间站,因此,登月计划最终没能在苏联实现。
好了,关于“液氧是啥”的讨论到此结束。希望大家能够更深入地了解“液氧是啥”,并从我的解答中获得一些启示。