一项新的火箭项目可能有助于将新武器系统的研发时间从多达15年缩短到不到5年。
桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)开发了这个新项目，称为高操作速度探空火箭项目(High Operational Tempo soundhal Rocket program，简称HOT SHOT)，并在今年早些时候在国家核安全局(National Nuclear Security Administration)的指导下进行了首次发射。
今年5月，第一枚HOT SHOT火箭从夏威夷的桑迪亚考艾岛测试基地发射升空，这标志着美国能源部自上世纪90年代以来首次使用携带科学仪器的火箭，也被称为探空火箭。桑迪亚计划明年进行四次发射。
HOT SHOT发射相对便宜的探测火箭，携带科学实验和导弹技术的原型。飞行数据帮助研究人员改进技术，验证它们已经准备好使用，并比传统的验证技术更快地部署它们。反过来，核安全管理局也有能力迅速应对新兴的国家安全需求。正如2018年《核态势评估报告》(Nuclear Posture Review)所述，该项目还支持一种量身定制和灵活的威慑方法。
这些飞行证明了导弹的原型部件——从机载计算机到结构支架——能否在导弹飞行过程中经历的强烈湍流、热和振动中发挥作用。
传统vs炙手可热
美国国防部还通过常规导弹测试，在严格的DOE研究和地面模拟之后，提供了这样的确认。但到那时，对某个组件进行重大修改的机会基本上已经错过了。到目前为止，国防部的飞行测试实际上是了解新部件在飞行中的表现的唯一途径。
“这是一个非常困难的问题，”桑迪亚的机械工程师格雷格·蒂普顿说。“很难模仿火箭在地面飞行时所经历的相同振动。”
桑迪亚的大规模环境试验设备可以机械地前后摇晃物体，并以高速旋转物体，模拟飞行体验。但对于类似应力的振动，HOT SHOT提供了一个更接近的模拟。其他压力，比如重返大气层时产生的热量，或者飞行中同时经历的混合环境，都没有精确的模型或地面测试方法供研究人员使用。
“HOT SHOT填补了地面测试和导弹测试之间的空白，”桑迪亚负责有效载荷集成项目的部门经理奥尔加·斯佩恩(Olga Spahn)说。“这给了研究人员开发技术的灵活性，并看看它如何以相对较低的成本处理飞行环境。”
测试数据还将帮助像蒂普顿这样的工程师设计更真实的地面测试，这也是从汽车到航空航天等行业都在认真研究的。
灵活的测试驱动创新
HOT SHOT不会取代国防部的飞行测试。然而，它确实使用了相对简单的两级探空火箭，由多余的库存发动机制造，以重现它们更昂贵的表亲的飞行环境，后者的飞行成本可能高达数千万美元。
传统飞行测试的成本使得探索一些新想法的成本高得令人望而却步。
“到我们和国防部一起飞行的时候，这项技术最好能发挥作用。没有失败的空间，”Sandia负责技术成熟的副主管Kate Helean说。
核安全管理局的设施或合作机构现在可以用HOT SHOT测试其技术，如果失败，风险会小得多。桑迪亚和堪萨斯城国家安全校园为首次发射提供了实验。劳伦斯利弗莫尔国家实验室和总部位于英国的原子武器研究所将与他们一起进行下一次飞行测试。
Sandia将HOT SHOT作为一个低风险项目来设计，以鼓励探索和创新，这进一步增强了NNSA适应紧急需求的武器系统的能力。
Helean说:“我们真的想要向新的和创新的想法倾斜，这意味着我们必须在技术测试早期容忍失败。”
在每枚探空火箭内部，专门的研究空间被分成几层甲板，每个甲板都有自己的电子和数据端口，以容纳独立的、甚至不相关的实验。
桑迪亚计划每年进行多次发射，这样研究人员就有机会相对较快地连续测试同一技术的多个版本。内部仪器监控实验和原型，并将实时测量数据发回地面工程师。
“我们提供有效载荷集成和乘坐;他们提供了有效载荷的实验。”
了下:法兰•支撑•安装•支架，测试+测量•测试设备
