这项技术让低温火箭在轨时间可达30天

近日，火箭院在“低温推进剂蒸发量控制技术”上取得突破，这项技术可以使我国低温火箭在轨时间延长到30天，为我国深空探测以及远距离空间运输提供了可行条件。

该技术团队成员张少华介绍，低温火箭还有一个高冷的名字叫“冰箭”，它采用的液氢、液氧等低温化学推进剂无毒、无污染，经济实惠、效率高，因此在国内外运载火箭和上面级都得到了广泛应用。我国的长征五号运载火箭、长征七号运载火箭等都属于低温火箭。不过，低温火箭虽好，但长时间飞行却受到制约。在此之前，国内外低温火箭在轨时间大多只能维持在几十分钟到几小时之间。

低温火箭的在轨时间是由什么决定的呢？张少华介绍，制约低温火箭在轨时间的主要因素是推进剂的蒸发损失。我们都知道，常压下液氢为-253°C，液氧为-183°C，温度极低，低温火箭长时间在轨飞行，会面临严酷的热环境，低温推进剂受热，会大量蒸发。由于火箭携带的低温推进剂总量有限，大量蒸发必然影响燃料供给，制约在轨任务的时间。这就好比汽车油箱里的油，油的多少决定着汽车最终能够行驶的距离，推进剂之于火箭也是一样的道理。

另外，火箭在飞行时，每隔一段时间就要向外排气，维持贮箱压力不超限。但是，在太空微重力环境下，气体和液体低温推进剂交织在一起，难以分离，排气的时候，也有大量液体推进剂夹带在气体中被排出贮箱，造成推进剂损失，制约低温火箭在轨飞行时间。

如何延长低温火箭在轨时间一直困扰着国内外航天设计师，火箭院又是怎么破解的呢？张少华介绍，“低温推进剂蒸发量控制技术”使用了两种先进材料和一种排气方案。

火箭院研制的两种先进隔热材料，一种是“新型聚氨酯泡沫隔热材料”，相比传统泡沫材料，它的隔热能力在低温条件下提升50%以上；另一种是“变密度多层隔热材料”，相比普通多层隔热材料，隔热能力提升18%以上。

火箭院现役火箭低温推进剂的蒸发量是每天蒸发2.5%以上，将来如果火箭用上以上两种隔热效果显著的材料，低温推进剂每天的蒸发量可以减少到0.5%。这意味着火箭携带同样重量的低温推进剂，在轨时间可以大大延长。

同时，火箭院还采用了“热力学排气方案”，这种方案能够在尽可能少的推进剂排出的情况下实现有效排气，保持贮箱压力，也减少了推进剂损失。

张少华介绍，“低温推进剂蒸发量控制”技术已于近日通过了大型地面试验验证，方案正确可行。该技术的突破，能够使我国低温火箭在轨时间长达30天，实现低温推进剂长期在轨贮存，对于未来大规模深空探测及远距离空间运输等任务具有长远意义。

（来源：“中国运载火箭技术研究院”微信公众号）