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“燃烧自身”的火箭发动机原型即将问世

2024.1.11

　　为了进入轨道，火箭必须将自身质量、推进剂质量以及任何有效载荷带入太空。但是，如果火箭能够燃烧自己的部件作为燃料，就可以腾出运力来运输更重要的科学物资。一个工程师小组首次制造出了这种 "自噬火箭发动机 "的原型。

　　对“自噬火箭发动机”进行测试图片来源：Bzdyk et al.

　　1938年，“燃烧自身的火箭”这一概念首次获得专利，但由于历来执行大多数发射任务的巨大火箭难以实现，因此从未有过可用的原型。然而，近年来随着小型卫星越来越受欢迎，对体积更小、效率更高的火箭的需求也越来越大，这种火箭在进入太空时不必受自身巨大重量的限制。

　　英国格拉斯哥大学的Krzysztof Bzdyk和他的同事们制造出了一个能“吃掉”自己燃料箱的小型火箭发动机原型，证明了这一概念的可行性。Bzdyk说：“因为燃烧了机身，所以我们解决了火箭小型化的问题。当你想把小型有效载荷送入太空时，你可以立即进行，不必等待大型火箭的搭乘任务。”

　　研究人员将于1月10日在佛罗里达州举行的美国航空航天学会科学与技术论坛上介绍他们的工作。该火箭发动机名为“衔尾蛇-3”，得名于西方古老的符号——衔尾蛇。

　　与衔尾蛇的象征意义一样，该火箭发动机的设计是在耗尽燃料后“吞噬”自己的后端。Bzdyk说：“当推进剂燃烧殆尽时，就会出现一些空的燃料箱，我们要做的就是消耗掉它们，不必在火箭上升途中携带这些自重，从而可以携带更多有效载荷进入太空。”

　　目前，研究人员正在研制一个更大规模的原型，它可以提供约1000牛顿的推力，大概是发动机进入亚轨道空间所需推力的1/6，也是进入轨道所需推力的1/20。

　　美国罗格斯大学的Haym Benaroya说：“随着测试的增加，他们应该能够扩大火箭的规模，但扩大规模不是一件容易的事，面临的挑战包括确保塑料机身以一致的速度燃烧并送入发动机，以及测试火箭碎片的燃烧如何改变其形状，进而改变其飞行路径。”

　　“自噬火箭发动机”不仅能提高发射效率，还能帮助缓解太空垃圾问题——航天器残留的碎片在轨道上四处乱飞，可能危及其他卫星。英国南安普顿大学的Hugh Lewis说，如果将这些没用的燃料箱烧毁，这可能是向着解决太空垃圾问题迈出的一小步。

火箭发动机

中国科学报

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