關鍵就在於推進劑槽的尺寸比例！

這張圖是擷取自 Tory Bruno (ULA CEO) 的 Twitter 貼文，等於宣告第一節引擎的最終競標結果！

關鍵就在於推進劑槽的尺寸比例！
技術文長，請讓小編慢慢解釋... :)


左邊的是 Atlas V，右邊的是 Vulcan

先講左邊的，大家都知道 Atlas V 用的 RD-180 引擎是吃 RP1/LOX 推進劑組合，而第一節上方的槽是 LOX、下方是 RP1。

RD-180 的 Oxygen Rich 富氧燃燒 O/F 混合比大約為 2.72，這是質流量的比例，換算成體積後大概是 1.9:1 (LOX:RP1)，跟圖上的大小比例差不多。


Vulcan 第一節火箭引擎的候選之一：AJRD AR-1，也是吃 RP1/LOX 推進劑組合、也是 Oxygen Rich 富氧燃燒，如果 Vulcan 第一節火箭用 AJRD AR-1 的話，RP1/LOX 槽的大小比例應該跟 Atlas V 差不多！


關鍵來了！你覺得右邊 Vulcan 的兩個槽的大小比例，是比較接近 2:1 呢？還是比較 1:1 呢？看起來比較像 1:1 對不對？

哪一種火箭引擎的推進劑組合會有接近 1:1 的推進劑「體積」比？答案就是：LCH4/LOX！

而 Vulcan 第一節火箭引擎的另外一個候選：Blue Origin BE-4，就是吃 LCH4/LOX！

所以小編大膽的預測：ULA Vulcan 第一節火箭引擎將會由 Blue Origin BE-4 拿走！


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ULA 選定 AJRD RL10 作為 Vulcan 的第二節火箭引擎

ULA 選定 AJRD RL10 作為 Vulcan 的第二節火箭引擎

如小編所預測的，Aerojet Rocketdyne 的 RL10 火箭引擎 (LOH/LOX) 被 ULA 選定為 ULA 次世代發射載具 Vulcan 的第二節火箭引擎。

照片 (Source: AJRD) 中的是開發中的 RL10C-X，燃燒室是以銅合金 SLM 3D 列印製造。

RL10 系列的歷史可以回推到 1959 年，當時的 RL10 是美國第一種液態氫/液態氧火箭引擎，原本是開發給美國空軍的月球降落艇使用，隨後被用在 Atlas、Atlas II、Atlas III、Titan III、Titan IV 上。

RL10 在近代則被使用在 Atlas V、Delta IV、以及 SLS，上個月才被 Orbital ATK 選定作為 OmegA 的第二節火箭引擎，現在則被 ULA 選定作為 Vulcan 的第二節火箭引擎。

大家覺得 ULA Vulcan 的第一節火箭引擎最後會用誰家的呢？Blue Origin BE-4 還是 AJRD AR-1？


(Source: ULA, AJRD)

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3D 列印製造的 RL10C-1 推力室完成熱噴射測試

Aerojet Rocketdyne 在 4 月 4 日宣布他們以 3D 列印製造的 RL10C-1 火箭引擎的「全尺寸」推力室 (Thrust Chamber) 完成首次的熱噴射 (Hot Fire) 測試！

(Source: Aerojet Rocketdyne)

Aerojet Rocketdyne 是以 SLM 選擇性雷射熔化 (Selective Laser Melting，用高能雷射將金屬粉末融合) 技術列印出銅合金的推力室，根據新聞稿內所說，整個全尺寸推力室的主要組件只有 2 個，比原始製成 (油壓擠型不鏽鋼管 + 焊接) 的組件數量縮減 90%，同時製造時間縮短到 1 個月內，比原始製成所需時間短上數個月。此外，利用 3D 列印也讓他們可以在管壁裡安放更複雜的冷卻管道，大幅提升熱交換效率。

RL10C-1  是 RL10 火箭引擎家族的最新版本，2.2 公尺長、噴嘴最大直徑 1.4 公尺、質量 191 公斤的 RL10C-1 火箭引擎可以產生推力 102 kN (約 10.4 噸力)，各項數據約與目前使用在 ULA Altas V 火箭 (美軍主力發射載具之一) 第 2 節的 RL10A-4-2 火箭引擎相近，並已經在 2014 年實際進行過軍事衛星發射任務。

Aerojet Rocketdyne 目前正在開發衍伸版 RL10C-2，使用與 RL10C-1 相同的引擎核心，但是安裝延展式火箭噴嘴，用來取代 ULA Delta IV 火箭 (美軍主力發射載具之二) 第 2 節的 RL10B-2 火箭引擎，同時為 ULA 的下一代火箭 Vulcan 的 ACES 第 2 節火箭的候選火箭引擎之一 (另外一個候選為 Blue Origin 的 BE-3)。


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ULA 的 CisLunar-1000 計畫

小編剛剛把 ULA 聯合發射聯盟 (Boeing 波音 與 Lockheed Martin 洛克希德馬丁 的合資火箭公司) 過去一年來的影片看完了，在這裡跟大家報告一下心得 (文小長)。

與 SpaceX 的火星殖民目標不同，ULA 的 CisLunar-1000 計畫目標在於讓 1,000 人於 地球-月球 (CisLunar) 間居住工作，讓太空產值從現今的 3,300 億美金 (主要來自衛星通訊與太空影像) ，擴張到 27,000 億美金！

(Source: ULA)

增加的產值來自於：

• 太空觀光
• 無重力環境生產
• 月球表面挖礦
• 小行星挖礦
• 軌道太陽能發電

為了達成這個目標，ULA 的計畫重點在於 (依照先後順序)：

1. 開發 Vulcan 火箭 (第 1 節全新設計、第 2 節沿用現今的 Centaur 半人馬座火箭)，取代現今的 AtlasV 火箭
2. 將 Vulcan 火箭的第 2 節換為全新設計的 ACES 先進低溫演化版火箭節
3. 在地球軌道上設置 燃料/氧化劑 補給站
4. 以 ACES 為藍圖開發月球登陸火箭 XEUS，單次運輸 10 噸物資前往月球
5. 在 地球-月球 L1 拉格朗日點設置太空 燃料/氧化劑 補給站
6. 從月球表面開採生產 LH2 液態氫 (燃料) 與 LOX 液態氧 (氧化劑)，一架 XEUS 可以載運 70 噸 LH2/LOX 回 L1 的補給站

(Source: ULA)

其中的關鍵重點在於 ACES 先進低溫演化版火箭節 (以 Vulcan 第 1 節火箭打上太空)。ACES 預計將在 2022 年首飛，將選用 Aerojet Rocketdyne RL-10 或是 Blue Origin BE-3 其中的一種作為 ACES 的火箭引擎，ACES 使用的輕量隔熱材料將可以讓低溫的 LH2 / LOX 長時間保持低溫，延長 LH2/LOX 的可用時效到數週之久，同時新開發的 IVF 整合式載具液態模組 則可以直接使用 LH2/LOX 發電、提供加壓、提供姿態控制推力等，類似現在飛機上使用的 APU 輔助動力元件，在主引擎關機的情況下繼續提供載具作業需要的動力。

(Source: ULA)

然後就是以 ACES 為藍圖的 XEUS 月球登陸火箭。XEUS 基本上是在 ACES 的側面裝上月球降落腳架以及月球動力垂直降落/升空用的火箭引擎 (一樣使用 LH2/LOX 作為 燃料/氧化劑)，以主引擎減速後橫躺的降落在月球上，然後橫躺的從月球起飛後再點燃主引擎加速到軌道速度或軌道脫離速度。

也就是說 ULA 的計畫在於提供未來 地球-月球 間的物資運輸角色：
地球表面 -> 地球軌道補給站：Vulcan
地球軌道補給站 -> L1 補給站：ACES
L1 補給站 -> 月球表面 XEUS


所以 ULA 要將 L1 補給站命名為 SIDE-5 嗎？ ;ppp
(Gundam 的世界中在 L1 拉格朗日點的殖民地為 SIDE-5)


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New Glenn 的任務預想

就在 Amazon 創辦人 Jeff Bezos 公佈首顆 BE-4 火箭引擎離開生產線後，Blue Origin 也公佈了他們的軌道運載火箭 New Glenn 的任務預想 CG 影片 (Source: Blue Origin)，以及第一位客戶：Eutelsat 通訊衛星。測試飛行預計 2020 展開，2021 年發射 Eutelsat 通訊衛星。

影片中可以看到幾項設計內容：

- 第 1 節火箭使用 7 具 BE-4 火箭引擎、第 2 節使用 1 具 BE-4
- 第 1 節火箭採用動力垂直降落方式降落在海面降落平台，第 1 節頂端具備 4 片氣動控制面、尾端具備伸縮降落腳架，這些都與 SpaceX Falcon9 相近但細節有所不同

比較特別的是：New Glenn 第 1 節火箭沒有安裝隔熱盾，這代表第 1 節火箭分離的高度與速度將與 SpaceX Falcon9 相近 (發射後 150 秒左右脫離)，與 ULA AtlasV (發射後 250 秒左右脫離) 差異非常大。

那麼接下來的問題是：如果上述預測為真，那麼 BE-4 火箭引擎將如何使用在 ULA Vulcan 上呢？目前預測的 ULA Vulcan 飛行路線將與 AtlasV 相近，第 1 節燃燒時間多上 100 秒、速度 2-3 倍 (脫離時動量為 4-9 倍)，為此 ULA Vulcan 將只回收第 1 節火箭的火箭引擎模組，使用隔熱盾進行大氣重返、然後降落傘下降、半空回收，而非整具第 1 節火箭。那 BE-4 引擎將如何被使用在 ULA Vulcan 上？小編非常的納悶呀！


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Blue Origin 的首顆 BE-4 離開生產線

Amazon 創辦人 Jeff Bezos 在 Twitter 上公布他的火箭公司 Blue Origin 的首顆 BE-4 離開生產線 。

(Source: Jeff Bezos, Blue Origin)

由 Blue Origin 全獨資開發的 BE-4 火箭引擎使用 液態甲烷 / 液態氧 做為 燃料 / 氧化劑，目前正與 Aerojet Rocketdyna 的 AR-1 火箭引擎競標角逐 ULA Vulcan (註) 的主引擎合約，同時也將被用在 Blue Origin 本家的發射載具 New Glenn 新格林 火箭上 (第 1 節採用 7 具 BE-4、第 2 節採用 1 具 BE-4)。

Blue Origin 的另一項尚未完全公佈的計劃則為 New Armstrong 新阿姆斯壯，應該為 Blue Origin 的登月太空船 / 艇。

註：ULA 的下一代發射載具 Vulcan 預計將取代現役的 Atlas V (使用俄製 RD-180 火箭引擎)，讓美國軍事衛星發射作業不再依賴俄製火箭引擎。沒錯，這名字就是 Star Trek 的那個「瓦肯」。


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