谈到韩国运载火箭,很多人都会想起不算成功的“罗老”(KSLV-Ⅰ)号火箭。“罗老”号火箭可以说是韩国为了在航天竞赛中压倒朝鲜,急功近利追求成功的典型。它第一级完全引进了俄罗斯火箭技术,以RD-151发动机为核心,反而成了俄罗斯安加拉火箭测试的小白鼠,而韩国自主研制的固体第二级只有8.8吨推力,事实上就是韩国早年KSR系列探空火箭技术的衍生。“罗老”号火箭总共进行了3次发射,整个项目耗资约5亿美元,但只有2013年1月30日的最后一次发射获得了成功。韩国并没有得到俄罗斯第一级火箭更不要说发动机技术的转让,再加上韩国在与朝鲜进入太空的竞赛中的落后,韩国航天不说一无所获也差不多,这也让韩国国内对投入巨资研制的“罗老”号火箭的价值和必要性产生质疑。
话虽如此,韩国政府仍然重视航天事业的发展,开始启动KSLV-II型运载火箭的研制。KSLV-II火箭是一种47.2米长,3.5米直径的中型运载火箭,它的起飞质量约200吨,可将大约1.5吨的载荷送入高度600千米~800千米高度的轨道。吃一堑长一智,韩国在KSLV-II火箭上力求国产化,实现航天发射的独立自主。韩国宇航研究机构(KARI)研制的KSLV-II火箭将是一种三级液体运载火箭,其整体设计架构和我国的长征四号火箭神似,具体地说KSLV-II火箭第一级为4台75吨级液体火箭发动机并联,第二级为高空版的75吨液体火箭发动机,第三级使用单台7吨级液体火箭发动机,这两种液体火箭发动机都是韩国自主研制的产物,最大限度地保证了韩国运载火箭的研制和生产发射不会受制于人,尤其是重要的阿里郎系列遥感卫星的发射不再受制于俄罗斯等国家。75吨发动机145秒试车
7吨发动机(上)及75吨发动机(下)
KSLV-Ⅱ四机并联
KSLV-Ⅱ结构根据KARI的官方介绍,KSLVII火箭的十年研制计划总投资1.957万亿韩元,折合人民币115亿元,韩国发展航天事业的雄心可见一斑。KSLV-II火箭将分三个阶段研制,2010年3月到2015年7月的第一个阶段中,KARI将审查火箭的初步系统设计,建造发动机测试设施,并进行7吨级真空液体火箭发动机的地面测试。根据现有报道,7吨发动机的测试已经顺利完成。2015年8月到2018年的第二阶段中,将进行发动机和火箭的详细设计,在新建的试车台上测试75吨级液体火箭发动机,并完成发动机的测试。2018年4月到2021年3月的第三个阶段中,将完成三级液体运载火箭的研制工作,并通过两次试射的成功确认KSLV-II项目的胜利完成。KARI在KSLV-I火箭上虽然收获不多,但初步掌握了运载火箭的总体设计,并成功实施了一次航天发射从而积累了宝贵的经验。KSLV-II火箭的研制中,新型液体火箭发动机是问题的核心,正因为如此,75吨级液体火箭发动机的长程试车才格外引人注目。
根据设计KSLV-II火箭第一级工作时间127秒,第二级工作时间147秒,第三级工作时间约500秒。KARI首先测试了7吨级液体火箭发动机,从2015年到2016年进行持续试车,其中2015年12月完成了100秒试车试验,2016年又完成了500秒长程试车。当然,KSLV-II火箭的关键是75吨级液体火箭发动机,这种燃气发生器循环的液氧煤油发动机性能和美国太空探索技术公司的梅林1相似,但它们并没有关联。根据韩国发布的发动机照片和测试视频,以及航天论坛的各路消息,韩国的75吨级液氧煤油发动机原始技术很可能来自乌克兰南方设计局。
据称南方局向韩国出售了15吨级液氧煤油发动机的纸面设计方案,韩国在此基础上放大到30吨,并最终放大到75吨推力。液体火箭发动机推力的增加并不是简单的放大工作,韩国在研制过程中也遭遇了燃烧不稳定性等一系列技术问题,导致发动机研制落后于原计划,原定的2017年亚轨道发射不得不推迟到2018年。2016年5月18日,韩国的75吨级液氧煤油发动机进行了30秒时间的热试车,为发动机的测试开了一个好头。随后6月9日韩国再接再厉进行了75秒热试车。7月20日,韩国首次完成了145秒的长程热试车,为飞行试验对75吨级液氧煤油发动机进行了完整测试。11月29日,韩国再次进行75吨级液氧煤油发动机的145秒长程点火试验。
韩国75吨级液氧煤油发动机的一系列成功热试车,为2017年底或2018年初的亚轨道测试奠定了很好的基础。届时KARI将测试发射单台75吨发动机的第二级火箭,对新研制的75吨火箭发动机,以及火箭的储箱、燃料输送和导航制导控制系统进行实际飞行验证,并根据获得的经验完善KSLV-II火箭的具体设计,为2021年左右发射三级KSLV-II火箭做好准备。按照现在的计划时间表,KSLVII火箭不仅可以用于发射韩国的地球遥感卫星,还将具备发射月球探测器的能力,KARI野心勃勃地打算用KSLV-II火箭在21世纪20年代发射月球轨道器和月球着陆器。毫不夸张地说,KSLV-II火箭作为韩国第一种独立研制的运载火箭,将成为未来韩国航天事业发展的基石。