回收火箭!SpaceX再战,不过……

作者: 艾麦乐

来源: 果壳

发布日期: 2015-02-12

本文详细描述了SpaceX公司的一次火箭发射及回收尝试,尽管由于天气原因未能完全成功,但仍是一次技术上的大胆尝试。文章还介绍了SpaceX公司对火箭回收再利用的计划,以及此次实验的具体细节和挑战。

北京时间2月12日7点03分32秒,SpaceX的猎鹰9号火箭点火升空,顺利将深空气候观测站(DSCOVR)发射入轨。原定在海上驳船回收一级火箭的计划,由于大西洋面风浪太大,驳船无法维持平稳而被放弃。不过,一级火箭仍按预计计划返回并软着陆于水面之上,回收成功率按伊隆·马斯克的说法,不到1%。

尽管回收未完成,这也是一次技术上的大胆尝试。SpaceX公司官方发言人表示,火箭回收小组已在美国佛罗里达州东海岸外的海域就位,等待当地时间2月8日星期天傍晚(北京时间2月9日星期一清晨)猎鹰9号火箭的再次发射,但是对于SpaceX公司第二次在海上平台回收一级火箭的尝试来说,此次发射的空间气象卫星对轨道提出更多的要求增加了火箭回收的不确定性。

今年1月1日,SpaceX在向国际空间站(ISS)成功发射货运补级飞船之后,一级火箭曾经尝试过在一艘经过改造的驳船上着陆,但最终并未取得完全的成功。SpaceX官方表示,他们已经对火箭进行了改造,期待这一回能够完美实现史无前例的猎鹰9号一级火箭的返回飞行。

SpaceX公司计划对火箭进行回收再利用,以此降低把人造卫星发射入轨的成本。此次实验正是为了实现这一宏大计划而进行的预演。

SpaceX负责任务保障的副总裁汉斯·克尼格斯曼(Hans Koenigsmann)谨慎地将火箭回收实验描述成此次发射的次要任务,首要任务当然是将美国国家海洋和大气管理局(NOAA)价值3.4亿美元的深空气候观测站(Deep Space Climate Observatory)发射到距离地球150万千米的L1拉格朗日点。

1月10日,SpaceX首次尝试在海上驳船回收火箭时,由于控制姿态的液压油提前耗尽,火箭没能顺利回收。“我们在着陆减速点火开始后不够就耗尽了液压油,”克尼格斯曼说,“就差了一点点。个人而言,我觉得在回收和再利用火箭这条道路上,上一次我们取得了巨大的成就。我根本没把它看成是失败。对我来说,这是只是发展过程中的一步而已。”

用于火箭着陆的那艘驳船在1月10日那次硬着陆中几乎没有损坏。克尼格斯曼说,这一无人着陆平台目前正停泊在卡纳维拉尔角东北方向约600千米的海面上。按照美国空军发射气象官迈克·麦克阿立南(Mike McAleenan)发布的天气预报,着陆区域的天气应该是有利的。

猎鹰9号一级火箭通常的降落过程需要发动机进行3次点火制动,但此次发射的特殊性要求SpaceX必须放弃其中一次制动。在一二级火箭分离后火箭第一级返回地球的过程中,一级火箭的9台煤油默林发动机中的一部分,不会再次点火3次,而是只会点火2次。

此次发射的时间被设定在美国东部时间2月8日下午18:10:12(北京时间2月9日上午7:10:12),猎鹰9号将从卡纳维拉尔角的40号发射平台升空。发射时间刚好在日落之后2分钟,将给美国佛罗里达州方圆数百千米地区的观众带来一场壮观的发射演出。后来,因为雷达故障、天气因素等一系列原因,发射时间一再推迟。

火箭第一级最高将达到130千米的高空,从卡纳维拉尔角沿着大约70度的方位角(东北偏东方向)的一条拱形轨迹运行。再入点火之后,火箭将以5马赫左右的速度再次落入大气层,利用空气摩擦进一步减速。一旦火箭速度降至每秒大约250米,并张开4个液压驱动的栅格翼,火箭第一级位于中间的那台发动机将最后一次点火,并展开4条长达21米的碳素纤维及蜂窝铝合金着陆腿。

技术人员将在距离驳船几千米以外待命,一旦火箭着陆成功,就会登陆驳船,用焊接的钢制蹄铁固定火箭,并排空火箭中剩余的推进剂及气体,然后将它运回佛罗里达州的杰克逊维尔港。如果所有事情都按照计划成功完成的话。

对于此次回收火箭的成功率,克尼格斯曼坚持采用马斯克在1月10日那次发射之前对着陆成功的预计,即50%。“对我来说,我们已经修复了上次出现的一个问题,”克尼格斯曼说,“可能还有问题在等着我们。很明显,这是一件困难的事情,而且与此同时,(这次发射的)轨道要求也更加困难。”

猎鹰9号的下一次发射预定于2月27日,将把两颗通讯卫星送入静地转移轨道。将两颗沉重的通讯卫星送上较高位置的目标轨道,将耗尽猎鹰9号火箭第一级的几乎全部推进剂。SpaceX计划拆除火箭第一级上的着陆腿,不会尝试在驳船上着陆。按照计划,SpaceX今年还有更多发射任务,能够再次尝试船上着陆。船上着陆成功之后,最终才会尝试在陆地上着陆回收一级火箭。

“这是一个循序渐进的过程,”克尼格斯曼说,“在接下来的一年,我们有足够多的机会尝试并且完善一级火箭着陆。”与此同时,克尼格斯曼说,他希望公众能够更关注火箭发射升空的那部分,而非降落下来的那部分。“不要从首要任务中分心,这一点非常重要。”

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