二手火箭成功回收人类实现火箭循环再用

(原标题:二手火箭成功回收 用降落伞减速直升机回收)

据BBC 道,昨天下午在美国佛罗里达州肯尼迪航空中心,二手的“猎鹰9号”(Falcon 9)把卢森堡SES公司的一颗重约5.3吨的通讯卫星送上太空轨道,该卫星将在未来给中美洲,加勒比地区和南美提供电视和通讯服务,卫星是由英国和法国的空客公司制造的。

在卫星升空之后,火箭的一级部分平稳的降落在被戏名为“我依然爱你的”(Of Course I Still Love You)的海上平台之上,整个降落过程花费了8分钟。

在此次发射之前,该火箭在去年4月的时候首次发射,把一艘“龙”补给飞船送到了国际空间站,随后火箭的一级部分成功回收,直到此次二度发射。

在火箭成功发射后,SpaceX的CEO埃隆?马斯克(Elon Musk)在公司的广播中称,“任务完美成功”,“火箭在抛掉了二级部分之后,一级部分成功返回并且降落在了平台上,正中靶心。”公司的下一步是要让火箭在首次执行任务之后的24个小时内再度发射。

据《纽约时 》 道,马斯克还说,回收火箭意味着将来能把火箭发射的成本减少99%,因为现在火箭最昂贵的一级发射装置可以被回收了。

他把未来的火箭发射比喻为波音747,飞向太空就好像执行航班一样简单,只需要重新加油就能够再度飞行。

CNN援引了SpaceX公司首席运营官肖特维尔(Gwynne Shotwell)的意见说,此次成功发射意味着马斯克距离他的目标——把人类送到火星又近了一大步。

另据美国全国广播公司新闻 (NBC News)2月27日 道,马斯克近期的下一个大计划是载人绕月飞行,SpaceX预计将在2018年用重型猎鹰-9火箭搭载“龙”飞船送两名私人游客绕月飞行。如果成功,SpaceX将再创人类航空历史上的又一个第一。

SpaceX成功不是偶然,2015年12月21日,升级版“猎鹰9号”运载火箭搭载11颗通信卫星,从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空,更具意义的是在发射10分钟后一级火箭成功着陆地面平台首次实现安全回收。

但是在海上平台,SpaceX公司的火箭曾经4次回收失败。直到去年4月9日,SpaceX才完成世界首次海上回收火箭。在随后的5月6日,公司把日本的通讯卫星送上了太空,由于卫星卫星要到达的轨道高度远远高于上次,因此火箭的飞行速度更高,回收的难度也更大。

在SpaceX的发展过程中,也曾经发生过重大的事故,去年9月1日,SpaceX火箭在肯尼迪航天中心发射台上发生爆炸,爆炸造成扎克伯格委托SpaceX发射的Facebook首颗互联 通信卫星损毁。

此次SpaceX的成功也让其他商业航空公司感受到了压力。《纽约时 》称,由亚马逊创始人杰夫?贝索斯(Jeff Bezos)建立的蓝源(Blue Origin)是世界上首个成功回收火箭的公司,但是现在已经被SpaceX超过。

另外,美国空军F-22制造商洛克希德?马丁(Lockheed Martin)和波音公司一同建立的美国联合发射同盟公司(United Launch Alliance)也在紧锣密鼓的试验自己的伏尔甘(Vulcan)火箭,他们的野心更大,不仅仅只是回收火箭的一级部分,而是要把整个引擎仓都进行回收,火箭预计在发射之后把发动机弹出,然后用降落伞减速,直升机回收。

为什么说火箭回收具有里程碑意义

居高不下的发射成本,是制约航天工业发展的重要因素。那么,有没有办法大幅降低成本呢?完整回收火箭并再次利用是个好办法。

其实一枚火箭的成本,燃料仅占很小一部分。火箭的导航控制系统、燃料储箱和火箭发动机等部分才是绝对的大头。如果一枚火箭可以重复使用,那么就可以大大降低发射成本。

太空探索技术公司CEO艾伦?马斯克(Elon?musk)曾表示,制造能够重复使用的火箭,才是人类航天的未来。以这次发射使用的“猎鹰9”号火箭为例,火箭成本5000万美元,其中燃料费用仅有20万美元。

此前,他们研制了“蚱蜢”垂直起降试验飞行器,为火箭定点垂直着陆进行了试验。后来,又改装了“猎鹰9”号火箭的第一级进行垂直起降试验。

可回收式运载火箭有多牛

在星-箭系统发射升空后,运载火箭逐级烧尽脱落,它们在重返大气层时与空气剧烈摩擦而熔化、燃烧,最后与地面猛烈撞击,成为一堆金属残片。而设计的可回收式运载火箭不仅可以再次安全进入大气层并不被烧毁,还可以垂直回到发射基地或者海上降落平台。这样,再结合长工作寿命的火箭发动机设计,运载火箭的箭体就可以多次重复使用。

在20世纪末,各航天大国就探讨过可重复使用的回收式运载火箭方案,其中美国航空航天局“三角快帆”就在这方面进行了初步的技术验证:它既是一种单级入轨航天器,也是一种可重复使用的单级运载火箭。但使回收式运载火箭接近实用化,是美国太空探索技术公司(SpaceX)于近年做的一系列尝试。

为了使运载火箭能够安全降落到地面并不发生损伤,关键在于火箭的再次开机。它能使火箭非自由落体坠落,而是具备可控制速度和航迹的能力。SpaceX研发的一级火箭再次开机技术,首先需要把二级火箭和负载释放到预定轨道后,再启动安全返回地球的程序。在考虑如何让火箭穿越大气层时,采取了让其重新进入第一阶段状态的方案,也就是火箭发射时航迹相同、方向相反,这样就能较为简单地对火箭进行定位,引导其精确地降落。

目前,SpaceX的回收式运载火箭是降落在海中一艘巨型漂浮平台上。即使试验失败,运载火箭也能够掉落在附近的海水中,不会粉碎性解体,有助于设计师们找到试验失败的原因,从而对火箭系统进行改进。

2014年,SpaceX 曾两次回收降落在太平洋上的“猎鹰”9号(Falcon 9)的一级火箭。依靠两次试验中获得的经验,SpaceX在2015年1月执行了“读指令”的行动,尝试将火箭精确降落在海上降落平台上。火箭虽然成功降落,但着陆的冲击十分巨大。接下来的一个月,SpaceX进行了第二次尝试,这次火箭入水时,落入了离既定目标不到10米的范围内,这标志着火箭回收的精度远远超出了原先的预期。但是,接下来的试验又出现了其他较大的失误,要全部解决回收的关键问题,还有许多事情要做。

2015年4月,“猎鹰”9号的一级火箭第一次降落在了海上平台上,离目标不到10米。但是,侧向的速度使火箭倾斜导致火箭翻倒,回收行动失败。

在充足的资金支持下,从2015年起,SpaceX按照每个月发射一次的频率,不断发射试验火箭。除试验“猎鹰”9号的回收外,2014年SpaceX还开展了“猎鹰”9R(Falcon 9R)发展测试型飞行器的测试,参与测试的是“猎鹰”9R的一个经过改进的火箭原型。“猎鹰”9R在德克萨斯州的麦格雷戈连续完成了多次测试,通过在德克萨斯州的麦格雷戈进行的可回收性测试,SpaceX向着回收式运载火箭的目标迈出了一大步,在2020年左右,这一技术将有可能越过试验门槛,具备初步的使用价值。

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