可回收火箭:让太空航行更便宜

SpaceX公司在上周五对国际空间站的一次发射任务中,对火箭推进器进行了重复使用,从而在降低太空航行成本的道路上前进了一步。用于执行本次任务的猎鹰九号(Falcon 9)火箭又名CRS-3,是第一枚带有着陆架的火箭,也是首次成功受控完成海上溅落的火箭。

由于技术原因,原定于上个月正式向空间站运送第三批货物的发射任务由上周一再次推迟至上周五。

此次发射的火箭运载的“龙”太空舱内装有给国际空间站的3500磅给养,于美国东部时间下午3时25分升空。太空舱已于周日到达国际空间站。

这次飞行是对第一级猎鹰九号火箭新性能的首次成功试验:将装备的货物送入轨道后,能够完成软着陆。传统的火箭推进器在燃料耗尽后落回地面,以一个足够快的速度再次进入大气层,与空气摩擦生热而自行解体。这大大增加了发射成本,每次发射耗资最高可达2亿美元,因为每次航行都要制造新火箭。

SpaceX已经是面向美国政府和商业卫星行业的价格最低的服务商,每次发射费用不到1亿美元。该公司希望用可重复利用的火箭来进一步降低发射成本。SpaceX正在德州麦克格雷格的火箭开发与试验中心对第一级猎鹰九号火箭进行试验。公司在 上发布了一段上周的试验视频,视频中的火箭使用的着陆架型号与上周五向轨道发射的火箭相同。

在第二级火箭上的摄像头拍到了SpaceX制造的九台莫林发动机在第一级火箭上点火的实时影像,升腾的火焰和烟尘逐渐散去,火箭周围的空气变得越来越稀薄。在距地面50英里的高度上,距佛罗里达海岸约35英里处,第一级引擎以大约10倍音速按计划脱离。随着第一级火箭的脱离,第二级火箭上的一台莫林发动机点火,继续推进“龙”号货仓前往预定轨道。另一组镜头显示“龙”号太空舱与第二级火箭脱离,进入太空,背景中出现了地球。

与此同时,与第一级火箭的数据连接信息确认,第一级火箭上的九台发动机中,有三台已经按计划点火,为再次进入大气层而减速。按计划,一台发动机需要在大西洋上空高度较低的位置重新启动,以确保在海上平稳溅落。第二级火箭没有设计为可重复使用。

飞向太空:与SpaceX的猎鹰火箭实现分离之后,“龙”号太空舱继续飞往国际空间站。

在发射后一个半小时举行的新闻发布会上,SpaceX的首席执行官埃隆·穆斯克(Elon Musk)确认,从第一级火箭传来的原始数据一切正常。在地面跟踪电台失去信号之前,火箭的速度已经降至稍高于音速,高度下降至约5英里,相当于商用飞机的飞行高度。

最新数据表明,火箭没有摇摆。在去年11月在轨道航行后,猎鹰九号第一级火箭进行首次安全溅落的尝试时,火箭曾失去控制。除了增加着陆架之外,上周五发射的火箭还增加了更多的强力推进器来抵消火箭的摇摆运动。

尽管如此,穆斯克最初对火箭是否能够在海上实现软着陆并无把握,因为海浪太大了。

他在发射后的新闻发布会上说:“我认为火箭不大可能成功平稳溅落。”在发布会召开的时候,他和他的工程师们正在等待着在计划溅落地点附近追踪火箭的一架飞机上传回的数据,这一位置距卡纳维拉尔角约400-500英里。由于浪高达到15-20英尺,派去回收火箭的船只无法靠近溅落地点。

然而,在新闻发布会后约两个小时,穆斯克通过Twitter宣布,火箭确实已经安全着陆。他在推文中写道:“自追踪信号的飞机上传的数据表明,火箭已在大西洋上成功着陆!火箭上的计算机在到达水面后继续发送了8秒的信号,在到达水平位置后停止发送。”根据最新消息,几艘船的船员们正在试图回收火箭。

SpaceX将在完成几次位置更精确的溅落后,尝试让火箭在陆地上着陆。在回收火箭之后的下一个重要里程碑将是对火箭的再利用,这可能最早在明年就能实现。SpaceX的目标不仅仅是对火箭的回收和再利用,而是更省钱地实现这些目标。

穆斯克在新闻发布会上说:“我们必须迅速彻底地实现对火箭的再利用,要让火箭成为飞机和汽车之类的东西一样。如果你要对汽车进行拆卸和组装,每开一次都要换一堆零件,那么花费肯定会很高。所以我们要做的确实不仅仅是回收,我们必须证明,火箭可以迅速而容易地再次使用,唯一要做的事就是重装推进剂。”

上周五发射的“龙”号已经抵达国际空间站,于周日上午被空间站的机械臂握住,随后将被安放在空间站和谐号节点舱(Harmony module)朝向地球的左舷上。

这已经是“龙”号飞船的第五次飞行了。按照SpaceX与美国国家航空航天局(NASA)签订的合同,公司还将承担九次为国际空间站运送货物的飞行任务。SpaceX计划在今年在完成10次飞行,其中包括发射商业卫星,每次飞行都是一次回收火箭的机会。

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