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    SpaceX实现三枚一级火箭全回收 重型猎鹰“完美”发射

    2019-04-12 08:50:22    创事记 微博 作者: 麻省理工科技评论   

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      原标题:刚刚,SpaceX史无前例实现三枚一级火箭全部回收,重型猎鹰第一次商业发射“完美”

      文/李贤焕

      来源:DeepTech深科技(ID:deeptechchina)

      刚刚,经过多次推迟,SpaceX 猎鹰重型火箭(Falcon Heavy)在肯尼迪航天中心 LC-39A 发射台发射成功,这枚人类现役运力最强的火箭完成首单商业发射,并且实现史无前例地三枚一级火箭首次全部回收成功,实现“完美发射”

      ?#26412;?#26102;间 6:35 分,猎鹰重型火箭准时发射升空;发射 7 分 50 秒,两枚辅助火箭助推器在 LZ-1 和 LZ-2 着陆区降落回收;10 分 25 秒,中央助推器平稳降落在 Of Course I Still Love You (OCISLY) 海上驳船上。

    图|辅助助推器回收成功图|辅助助推器回收成功
    图|中央助推器回收成功图|中央助推器回收成功

      SpaceX 猎鹰重型火箭此次发射将沙特一颗重达 6 吨的卫星 Arabsat-6A 送入轨道,后者将为中东、?#20998;蘚头?#27954;提供电信服务。这颗卫星由洛克希德·马丁公?#23616;?#36896;,该公司副总裁 Lisa Callahan 曾将其称为"我们制造过的最先进的商业通信卫星"之一。

      猎鹰重型火箭属于超重型运载火箭,由一个经过强化的猎鹰 9 号中央芯级和两个额外的猎鹰 9 号第一级组成。其高度为 70 米,宽 12.2 米,起飞重量 1420 吨。在 2018 年首次发射时,27 台梅林 1D 发动机同时工作,提供高达 2280 吨的起飞推力。而近日,马斯克在 Twitter 上表示,此次发射的猎鹰重型火箭相?#28909;?#24180;发射的版本,在推力上?#28909;?#24180;更高,达到 2550 吨

    (来源:SpaceX)(来源:SpaceX)

      猎鹰重型火箭的运载能力可谓惊人,近地轨道运载能力(LEO)达到 63.8 吨,比之前的纪录保持者德尔塔 IV 重型火箭的 28.8 吨足足提高了一倍还多;地球同?#28966;?#36947;运载能力(GTO)达到 26.7 吨;火星轨道的运载能力为 16.8 吨。

      这也是现役火箭中唯一一个超重型运载火箭,即具备 50 吨以上的近地轨道运载能力的运载火箭。

    (来源:MichaelSeeley)(来源:MichaelSeeley)

      美军方为猎鹰重型火箭开绿灯

      2018 年 2 月 6 日,猎鹰重型火箭首次发射,载着一台樱桃红色特斯拉 Roadster 跑车飞入太空,并实现一级火箭回收。

      那次测试飞行更像是一场现场直播的科幻大片。从前期连续放出的宣传视频到后续放出的纪?#32423;?#29255;,可看出马斯克和 SpaceX 都下了不少功夫,最终赚足了世界的眼球。如今,这支猎鹰重型火箭已经不再只是打破记录、顺带搞个科幻秀,而是在航天发射商业化的浪潮?#22411;?#25104;了一笔大单

      在去年猎鹰重型火箭的首秀中,唯一美中不足的是当时猎鹰重型火箭的中央助推器回收时,三台发动机仅有一台正常启动,导致其降落时发生偏差,最后以每小时 480 公里的速度撞入海?#23567;?/p>

      在今天的发射中,随着三枚助推器先后落地,猎鹰重型火箭也在其首次商业发射中补上一年前的遗憾,在将卫星送上轨道的同时按照计划实现一级火箭回收,实现"完美发射"。

      如果一切顺利的话,SpaceX 今年至少还会发射一次猎鹰重型火箭。为美国空军执行的空间测试计划-2(Space Test Program-2,STP-2)

    图丨马斯克首次宣布了重型猎鹰火箭的计划图丨马斯克首次宣布了重型猎鹰火箭的计划 

      但走到这一步并不容易。

      2011 年,美国航天业在亚特兰蒂斯号航天飞机退役后?#35789;?#21435;了将宇航员送入太空的能力。

      在这急转直下的时期里,当时还稍显青涩的马斯克首次公开宣布了猎鹰重型火箭的计划。猎鹰重型火箭的运载能力将达到航天飞机和德尔塔 IV 重型火箭的两倍以上。而发射成本却更低。

      但这项计划在当时并没有获得广泛的认可。猎鹰重型火箭由 3 枚猎鹰 9 火箭组成,一共有 27 台梅林 1D 发动机。这种捆绑式设计不禁让人想到历史?#29616;?#21517;的苏联 N-1 登月火箭,一枚搭载了 30 台 NK-15 发动机的超重型运载火箭。

    图丨苏联N-1火箭图丨苏联N-1火箭

      这枚原本要挑战?#21015;?#20116;号登月火箭的"怪物",在 1969 年到 1972 年的四次发射中,全部失败。苏联的登?#24405;?#21010;也因此而草草收场。

      如果说猎鹰重型火箭去年的发射还仅是一次破冰尝试,那么,现在两次成功发射、其中一次顺利完成商业发射任务,证明了猎鹰重型火箭在提升推力、降?#32479;?#26412;的情况下,依然能够保证可靠性

      在人类对太空的探索历史上,成功完成任务的超重型火箭屈指可数。前苏联曾在 1987-1988 年发射了两次运载火箭,仅测试过将无人的暴风雪号航天飞机送入太空。再往前,便是美国在 1967-1973 年间,在阿波罗计划和天空实验室两项计划中使用的?#21015;?#20116;号运载火箭。

      而要注意的是,?#21015;?#20116;号、 能源号以及从未发射成功的 N-1 登月火箭,都是在太空军备竞赛的背景下,举国家之力推动的成果。在 SpaceX 之前,还从未有商业力量在这方面进?#24515;?#24597;一次的尝试。

      猎鹰重型火箭最终用实际发射时的出色表现打动了美国当局。

      2018 年 6 月,在猎鹰重型火箭首次发射后的三个月,美国空军对该火箭进行了评估,并将一个价值 1300 万美元的军方卫星订单交给 SpaceX。后者将在 2020 年中为美国空军发射 AFSPC -52 卫星。

      据 Arstechnica 报道,一般来说,在为国家安全任务评估火箭的时候,政府会要求进行多次飞行评估。但这次美国军方在对 SpaceX 猎鹰重型火箭的评估上开了绿灯,仅需一次评估即可。主要原因是,除了猎鹰重型火箭之外,能够达到美国军方发射需求的仅有德尔塔 IV 重型火箭。

    图|德尔塔 IV 重型火箭 图|德尔塔 IV 重型火箭 

      该火箭由美国联合发射联盟 (ULA) 制造,在可靠性上有着无可挑剔的表现,但重要的是猎鹰重型火箭在发射成本上仅为德尔塔 IV 的三分之一,运载能力还比德尔塔 IV 更高。

      不过在 2020 年前,猎鹰重型火箭的两次发射结果都可能影响美国官方的态?#21462;?/p>

      遥望月球

      猎鹰重型火箭的运载能力,也让美国重返月球计划有了更多选择,特别是 NASA 的运载火箭研发进度缓慢,让猎鹰重型火箭?#22411;?#25179;起重返月球的发射重任。

      2017 年 12 月 11 日,特朗普总统签署了《太空政策指令 1 号文件》,强调美国政府要与商业、国际伙伴一起领导一项创新和可?#20013;?#30340;勘探计划,从地外轨道之外的任务开始,美国将引领人类重返月球,以长期勘探和利用,随后便是火星。官方原本计划使用战神一号和战神五号合并成一个具备载人能力的运载火箭——空间发射系统(简称 SLS 火箭)。最大近地轨道载荷可达到 130 吨,?#24179;?#25191;行阿波罗计划的?#21015;?#20116;号火箭。

      但实?#23454;?#30740;发进度比预期落后太多,按时间表进行的可能性?#31995;汀?#36825;让 NASA 不得不考虑用商用火箭来执行载人绕月任务。在上个月举行的第五届美国国家航天委员会会议上,美国副总统彭斯指示 NASA,在未?#27425;?#24180;内执行人类重返月球计划。"如果商业火箭是未?#27425;?#24180;内登?#26174;?#29699;的唯一选择,那就用商业火箭。"

      NASA 局长 Jim Bridenstine 近日也表示:除了 NASA 自己的 SLS 火箭,NASA ?#19981;?#32771;虑使用商业火箭来进行重返月球的任务。

      一枚德尔塔 IV提供的运力还不足以将猎户座飞船送入月球轨道,而猎鹰重型火箭虽然在理论上能够满足荷载要求,但却需要将原本的整流罩加长才能“装下”返月所需的航天器。而额外的长度会对发射时的气动产生?#29616;?#30340;影响,同时结构改变还可能意味着要对发射台进行改装,这一系列的改造和测试都需要更多的时间。

      一个更加科幻的“组合火箭发射”方?#21103;话?#19978;了台面。一枚重型火箭将猎户座服务舱带入低地球轨道,另一枚则在火箭上部载满燃料与服务舱进入同一轨道。在第二阶段,在轨道上将猎户座飞船与另一枚火箭推上来的上级推进器结?#24076;?#20197;便提供动力前往月球轨道。

      在所有可选用的运载火箭中,?#27493;?#26377; 德尔塔 IV 和猎鹰重型火箭满足条件。不过这一做法还需要解决轨道上的对接难题,同时两枚火箭同时发射的方案还需要考虑成本问题。

      最终的方案可能将在近期?#26522;ā?#36825;也让猎鹰重型火箭有机会被“天?#31995;?#19979;来”的登月订单砸?#23567;?/strong>

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