日本成功完成世界首次爆震发动机太空飞行试验
日本成功完成世界首次爆震发动机太空飞行试验
日本使用S-520-31探空火箭成功对爆震发动机进行空间示范试验。
图1. 探空火箭S-520-28JAXA空间科学研究所与东海国立高等学校、名古屋大学未来材料与系统研究所、名古屋大学工学研究生院、庆应义塾大学、室兰工业大学（以下简称“室兰工业大学”）的研究小组合作开发的爆震发动机系统-DES（以下简称“系统”）搭载在探空火箭S-520-31上，是世界上首次成功进行了空间飞行演示。
图2. 爆震发动机系统-DES
该系统安装在探空火箭S-52-31的任务部分，于2021年7月27日5时30分从日本宇宙航空研究开发集团的内之浦航天中心发射升空。第一级电机分离后，旋转爆震发动机（工作6秒，推力500N）和脉冲爆震发动机（工作2秒×3次）在外层空间正常运转。
图3. 爆震发动机系统-DES (实图）
系统运行期间图像、压力、温度、振动、和姿态数据正常，并成功采集试验数据。对于试验数据，除了传统的遥测数据采集外，还使用安装在胶囊返回舱RATS上的小型存储器获得高清数据。RATS在爆震发动机试验后被分离，从外层空间返回坠落海上，通过卫星通信获取RATS传输的GPS数据，确定海上位置，并使用直升机进行采集。RATS中记录的图像信息等已获取（图），并通过获取的数据确认爆震发动机运行正常。
图4. 探空火箭S-520-31发射
旋转爆震发动机通过产生高频率（1至100 kHz）沿周向旋转的一个或多个爆震波来大幅提高反应速度，从而极大减轻火箭发动机的重量，轻松产生推力，进而提高性能。此次航天飞行演示试验的成功，极大地增加了爆震发动机应用于深空探测姿轨控、火箭一级和二级发动机等的可能性。未来，JAXA 计划把爆震发动机技术应用到深空探测等任务中，这个计划将有助于空间科学研究，使太空探索可以变得更快、更便捷，例如航天器系统的小型化、轻量化和星际航行。此外，本次太空演示实验中使用的胶囊返回舱（RATS）能够通过实现海上回收，充分证明了试验数据及样品回收的可行性。
图5. 爆震发动机系统点火测试
负责这些试验的探空火箭试验组将继续积极领导这具有挑战性的试验计划，以支持新技术的演示，将为先进科学研究做出贡献，并为未来科技发展奠定基础。
该研究由2014年至2021年JAXA空间科学研究所空间工程委员会战略发展研究（工程）、2015年至2017年NEDO能源与环境新技术领先计划以及2019年至2023年日本科学促进协会的科学研究补助金支持下进行的。
图6. 旋转爆震发动机 (RDE) 在外太空工作时刻
屏幕左侧的椭圆形发光部分是旋转爆震发动机的环形燃烧室部分，推力约为500N。屏幕右侧是从外太空拍摄的地球，该图像数据是返回舱RATS 收集的。（来源：名古屋大学，日本宇宙航空研究开发机构）
来源：空天知识局