我国火箭多次成功发射,与其所用的燃料是密不可分的,这里就不得不说到一个神秘的幕后职业——火药雕刻师。
没想到吧,火箭所用的火药并不是直接使用的,而是需要用专业雕刻工具进行塑型,使火药更贴合火箭,防止因火药形状问题导致发射火箭时产生严重事故。
众所周知,火药非常敏感,稍有火星或温度变化过大都有可能点燃发生剧烈爆炸,足以推动火箭的火药量一旦爆炸,几乎没有生还的可能性。可以说,这个职业背后的人们正是真正的大国工匠,正因他们的默默付出,我国航天事业才能居于世界前列。
那么火药雕刻师是一个什么样的职业?美国的火药都是怎么制作的,为什么不需要火药雕刻师这个职业?
什么是火药雕刻师
火箭发射的燃料主要有两种,一种是液体燃料,能够随时供给,便于在使用时进行控制,但价格相对较高,不利于大批量生产和使用。所以我国目前多用另一种固体燃料,这种燃料更便宜,而且生产量很大。
固体燃料一开始也并不是以一个整体来呈现的,而是不同比例的原料进行混合,以达到持续燃烧的效果,来推动火箭升空,转向等操作。
固体燃料的生产过程较为复杂,为了塑型通常需要将火药倒入专业模具,定型后采用低温脱模的方式,将固体燃料脱模,进行后续处理。低温脱模也是为了避免在塑型过程中因温度变化引燃燃料。
脱模后的固体燃料并不能完全符合火箭的要求,如果不经过火药雕刻师的修整与雕刻,很容易产生大问题,历史上有很多国家也因为火箭燃料的问题,飞行至半空发生爆炸,使宇航员丧生。
火药雕刻师的工作地点多为人烟稀少的地方,不管酷暑严寒,都要穿戴厚厚的防护服进行工作,手握专业雕刻工具,小心翼翼的贴在固体燃料表面,凭借手感与经验进行雕刻,长时间的作业很容易神经劳累,但火药雕刻师仍然十分专心。
火药雕刻师们不仅要承受巨大的心理压力,随时警惕因操作而对火药带来的影响,还要时刻注意药面不同区域的误差达到标准。
经过多方面检测确定燃料雕刻的标准是不能超过0.5毫米的误差,过大则无法贴合火箭,使火箭在飞行过程中偏离预定轨道,很容易重蹈美国覆辙,将宇航员滞留在太空中。
他们更像是一群艺术家,尽管条件苛刻,每天都在用生命去完成一件件恢弘磅礴艺术品。长期的握刀,让他们手指发生变形,长期保持一个姿势,让他们落下不少病根。
这些人没有喊过苦,也没有喊过累,更没有想过放弃,因为他们知道身上肩负的不是工作,而是责任,他们所代表的不是个人,而是国家,是让更多的国家认识到中国的航天力量。
火箭燃料雕刻技术体现的是我国航天技术的进步与发展,更是我国综合国力得到提升的具体表现,也正是这些大国工匠的存在,让火箭可以飞得更高更远。这也是很多国家没能在航天领域取得重大突破的原因之一。
美国为什么没有火药雕刻师?
通常来说,固体燃料都需要经过雕刻才能投入使用,而美国却并没有火药雕刻师这样的职位。
这是因为美国所使用的燃料多为液体燃料,并不是说不使用固体燃料,而是固体燃料应用的场景与中国有所不同,美国多将固体燃料运用在军事领域。
用固体燃料来研发导弹,合理利用了其不易控制的特点,一旦燃烧,除非其燃料耗尽否则不会停止,同时也会增加军事武器的攻击力。
美国之所以用液体燃料来推动火箭,最主要的还是为了让火箭更加灵活,适用于多种任务的执行,但还是会存在一定的风险。
看到中国的航天技术突飞猛进,美国也迫切地想要在航天领域再次做出惊人的成就,所以将目光放在了用途更广、机动性更强的液体燃料上。
其次,美国是航天大国,对固体燃料的加工也有更为先进的技术,早期美国也是需要人工雕刻来保证固体燃料更贴合于火箭,但伴随着科技不断发展,美国研制出了更为保险的自动化流水线。
用机器代替人力,不仅保证了安全性,不易发生爆炸,而且提高了生产效率,可以让固体燃料塑形的更为精确,在生产过程中来减少误差。
美国不愿用人力来雕刻,其实与它的人才培养也有很大的关系。美国对于航天人才的培养都是综合人才,很少有精细到某一环节的职位,这也就导致他们并没有人能完全做到精细雕刻。
况且3D打印技术的普及,也促使了火药雕刻师这一职业从美国逐渐消失。使用3D打印技术来生产固体燃料,不仅能够使药面更加平整,贴合火箭需要,而且提高了生产速度和产量。
这也是中国与美国的差距,我国的自动化并没有得到很好的发展,但我国对人才的培养要比美国更为精细,由此来看,我国与美国的差距还在不断的缩小。
科技的发展让美国不再担心固体燃料的利用,可并不代表使用液体燃料,就能让美国的航天事业得到更好的发展。
从最近几次美国的航天行动来说,实在有些惨不忍睹,好几次将行动一拖再拖,好不容易登上太空,又将两名宇航员困在了空间站,这也让很多国家对美国的航天事业产生怀疑。
固体火箭燃料与液体火箭燃料,谁更先进?
固体燃料难以控制的缺点,也导致了其所使用的局限性。我国现多将固体燃料应用在一次性的航天设备上,像一次性的火箭。
而且不同量级的火箭所使用的固体燃料也不同,需要使用不同的模具去进行生产,消耗的时间非常长,哪怕所生产的固体燃料不足,也无法更好地调节其用量,除非进行重新生产。
固体燃料在燃烧时所提供的冲力是非常大的,这是它非常重要的一个优势,这对于大体积的火箭来说,升空时的初始速度会更快。
相比于固体燃料,液体燃料的优势则更加明显。液体燃料可以通过调整其流量来控制火箭初始所获得的冲量,若航天任务意外取消也可以通过关闭液体燃料的排放来实现关火,这对下次点火并没有任何影响。
要知道火箭投入了太多的金钱与人力,若因为燃料问题而使火箭报废,是得不偿失的,液体燃料的使用也是减少了火箭的损耗,实现了多次利用。
在新闻上我们所见到的火箭转向、火箭加速等操作,其实都是通过控制液体燃料的排放得以实现的,这也是为什么进行功能性更强的航天活动时大多使用液体燃料。
液体燃料所需要投入的人力远不及固体燃料多,固体燃料需要进行雕刻才能够放入火箭中,而液体燃料则可以通过加注和排空来实现燃料填充,操作起来更为简单,而且哪怕燃料不足,也能够做到灵活加减。
虽然我国在固体燃料上投入的精力巨大,但其实我国的绝大部分航天行动多倾向于液体燃料,这也是为什么,中国近几年来的航天行动更加灵活与精密。
不同国家液体燃料的成分也是不一样的,像美国液体燃料的成分多为液氧和煤油的混合,以便多次点火所提供的冲量足够,美国常常用液体燃料的火箭进行空间站补给与卫星的发射,效果也非常好。
美国将固体燃料偏向于军事设备的开发,固体燃料能够让导弹的飞行速度更快,这对进行军事行动有很大的帮助,而且固体燃料更容易生产,这也保证了军事装备的数量。
所以,不同国家对固体燃料和液体燃料的使用方式各有不同,在选择时要根据所要进行的航天行动灵活进行选择,以免因为燃料的不适配性,导致航天行动失败,甚至造成严重的安全事故。
结语
我国能发展至今与那些在背后默默付出的无名英雄息息相关,他们或许像火药雕刻师那样深居幕后,常伴危险,用双手托起航天事业的基石,舍小家,为大家。
在这个过程中常常伴随着牺牲,在探索中失去生命,在行动中,放下一切,他们也是有血有肉的人,他们才是真正的英雄。
这些无名英雄不需要名誉,也不需要利益,只为能够为我国航天事业发展贡献自己的一份力量,让世界看到中国,让世界承认中国。
我们应当敬佩他们的无私,敬佩他们的坚持,作为青年更应该扛起复兴祖国的大旗,自古英雄出少年,只有通过不断的学习,不断的成长,才能通过知识来改变国家的命运。
中国梦的实现,离不开每一个人,我们歌颂那些为国家付出的无名英雄,也应当追随他们的脚步,时刻准备为国家的发展贡献自己的力量。
参考资料:
航天运载火箭有液体、固体之分 对此你了解多少;科普中国,2019
一箭26星!中国运载火箭刷新纪录;环球网,2023
“火药雕刻师”徐立平:为国铸“箭” 行走在生死边缘—中国青年网2022-05-02