火箭回收究竟难不难?

火箭回收,就是将发射后的火箭进行回收,并进行重复使用。回收的部分主要是整流罩和一级火箭。

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一次性使用的运载火箭的发射成本是很高的,研究火箭回收技术有希望降低发射成本,减少资源消耗。

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仅一支火箭的造价就高达六千万美元,甚至占到火箭总成本的70%,且只有一次的使用机会,这么说可能不太具体,亚马逊创始人杰夫·贝索斯将之用形容为乘坐波音747客机一次就把它扔掉。

火箭回收探索历程

火箭回收并不是一个新颖的话题,早在1990年,麦道公司(1997年并入波音)在1991~1996年间,曾经开发了两型“德尔塔快帆”验证机,对相关技术进行飞行验证。

从2012年开始,SpaceX利用“蚱蜢”火箭开展VTVL技术验证试验。在先后8次的飞行中,最高飞到了744米,并成功降落。

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2014年4月18日,SpaceX在利用“猎鹰-9”运载火箭和“龙”飞船执行国际空间站货运补给任务过程中成功实施了火箭第一级“软着陆”试验。同年7月14日,SpaceX利用“猎鹰-9”火箭成功将6颗通信卫星发送至低地球轨道,同时还利用此次发射测试回收程序,如多级火箭分离后重新定向第一级、在海面上降落、着陆支架展开等。

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2015年1月10日,SpaceX成功向国际空间站发射了“龙”飞船,但“猎鹰-9”运载火箭第一级海上回收尝试以失败告终,火箭在海面浮动平台硬着陆并损毁。

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2015年11月24,由杰夫·贝索斯创建的空间探索公司“蓝色起源”(Blue Origin)发射的一枚可回收火箭“New Shepard”成功实现软着陆,这是人类首个发射升空后又完好无损地返回地面的火箭,标志着可重复利用火箭技术迈出了关键一步。

2016年4月8日,在SpaceX从佛罗里达州卡纳维拉尔角成功地发射了229英尺高的Falcon9号火箭的几分钟后,火箭第一个也是最大的一个部件(一级火箭)重新落向地球,自己降落在了位于大西洋上的一艘自主驾驶回收船上。

火箭回收的过程

火箭回收主要分为两个环节,第一步是让一级火箭在分离后垂直下降,第二步是精准降落在足球场大小的浮动平台之上。

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在轨道上的东西之所以不会掉下来,是因为在保持着高速运动,离心力加速度等于重力加速度(地球引力),要回到发射点,需要有足够的燃料先减速,再加速飞回到发射点,然而这种方法在物理上是行不通的。 ?

所以唯一的方法是让火箭继续沿着它的运动弧线飞行,然后降落到海上预先精准拜访的船上,经度与纬度都需要精确到一米的范围内。——因此SPACE X的火箭返回更恰当的说法是?船?接火箭。(在海上实现火箭回收主要是为了减少火箭在空中飞行的距离,减少燃料的消耗。)

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火箭以超音速从真空进入稀薄空气层,在真空中不能使用空气动力学器件,所以需要使用氮气喷射器来操作火箭,通过格栅鳍来控制旋转、倾斜度和航线,最终在接近降落船时通过推进器来减速,最终落到降落船上。

详细可以参考“猎鹰9号”一级火箭的回收。

——http://www.techweb.com.cn/world/2017-07-11/2555569.shtml

火箭回收的难点

回收火箭一是需要解决火箭着陆的精度问题,能够回到预定地点;二是火箭要以垂直姿态降落,但越是竖长的物体就更越难以控制。三是解决减速问题,在不使用降落伞的前提下实现软着陆,这就对反向推力装置提出了高标准。

结语

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火箭回收技术的实现作为人类航天史上一项划时代的成就,一个私人航天公司达到了一个国家都难以达到的成就。而埃隆·马斯克作为一个梦想家,火箭发射的费用还会不断下降,为开发火星做准备。

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