SpaceX二次回收火箭

文章作者:lili | 2016-07-19
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随着技术进步,开弓没有回头箭已成为过去式。回收火箭可以节约成本,关键是——减少垃圾丢弃。太空垃圾越来越多,有些国家都准备专门去清理,我们是不是要从源头做好呢?

开弓仍有回头箭 SpaceX第二次陆上回收火箭获成功!

猎鹰9号火箭升空(右)与返回(左)轨迹,非常漂亮!

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火箭缓慢降落,犹如夜空里的星星。

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火箭着陆瞬间

在沉寂了一个多月后,北京时间7月18日午间12时45分(美国当地时间18日凌晨0点45分),美国著名航天私企太空探索技术公司(SpaceX)成功用猎鹰9号火箭将一艘货运龙飞船送上太空,而这枚火箭在升空后不到8分钟成功实现陆上着陆,这距离去年12月21日首次完成陆上回收仅过去半年的时间。

 

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竖立在发射台上的猎鹰9号火箭,今天当地天气情况非常好。图片来源:SpaceX

不同于今年几次海上着船回收,这次发射与着陆地点都在佛罗里达州卡拉维拉尔角,当晚天气状况非常好,有90%机会允许火箭升空。这次发射也是SpaceX与NASA签署的20次国际空间站货运任务中的第九次,完成全部20次发射NASA将支付给SpaceX约31亿美元。

 

开弓仍有回头箭 SpaceX第二次陆上回收火箭获成功!国外网友制作的猎鹰火箭矗立在SpaceX霍桑总部前的效果图,可以说是SpaceX最好的“招牌”,也可以成为当地著名地标,抬头就能看到。

今年秋季真正实现火箭复用

目前SpaceX一共有五枚“二手火箭”,包括陆上回收的两枚,海上回收的三枚。根据《佛罗里达今日报》7月9日的消息,去年回收的首枚火箭已经运抵SpaceX公司位于加州霍桑市的总部,并计划将其作为永久性“纪念塔”矗立在公司门口,目前美国联邦航空管理局(FAA)已批准该计划。这枚近49米高的一级火箭也将是霍桑市机场跑道附近最高的物体,但FAA确认其并不影响机场的运行,不过也要求在日落与日出之间,该火箭需装备红色障碍灯以让飞行员引起注意。

 

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有两名美国记者在推特上透露,SpaceX将在今年秋季真正完成火箭复用。

7月17日,有美国记者在推特上透露:SpaceX任务保证副总裁汉斯·库尼斯曼(Hans Koenigsmann)称,来自今年4月9日CRS-8任务中的回收火箭将于今年秋季再次进入太空,并且已经于有意向的客户进行洽谈,而且他对这次陆上回收的成功率非常有信心。CRS-8任务完成了世界首次海上回收火箭,因为是低地球轨道的发射任务,火箭推进剂余量很足,在着陆后检查火箭状况非常好,因此首枚重返太空的火箭是它也在意料之中。

一旦这枚“二手火箭”再次重返太空并成功安全返回,将真正实现人类商用太空火箭的复用,会大幅降低人类进入太空的成本,SpaceX将创造人类航天史上的又一个第一次。在今年3月的一次会议上,SpaceX总裁兼首席运营官格温?肖特维尔(Gwynne Shotwell)表示:火箭复用可以削减30%的成本,而且多次复用还能更便宜。

 

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猎鹰火箭发射与陆上着陆演示图,图中一级火箭返回需要进行“boosterback burn”操作,反推掉头返回着陆场。

为什么这次不进行海上回收?

关注SpaceX发射任务的网友会发现,今年7月之前成功的三次火箭回收都是在大西洋上的海上回收平台进行的,为什么这一次选择返回着陆场呢?

海上平台甲板面积不足5000平方米,回收对火箭落点精度要求非常高。另外火箭垂直返回海面,对姿态控制要求较高,复杂海况如天气、海浪等也会对火箭着舰稳定产生影响。而之前三次海上回收的飞行任务都是要把卫星送往3.6万千米高的地球同步轨道,卫星大部分较重,一级火箭飞行轨迹更低平速度更快,没有足够推进剂返回陆地着陆,剩余的推进剂只刚够消耗在精准度要求较高的着舰上。

而今天发射任务的载荷仅4.5吨重,目标轨道是不到400千米高的国际空间站,一级火箭推进剂余量更充足,有能力进行陆上着陆独有的“boosterback burn”操作,可以从距离发射场几百千米远的大西洋上空返回卡拉维拉尔角。

 

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发射前的IDA,内径达1.6米宽,宇航员可以轻松通过。图片来源:NASA

送给国际空间站的“快递”都是些什么?

此次龙飞船运送的物资包括一款用于飞船与空间站的新型对接装置IDA,这个金属环形装置内径160厘米,高106厘米,主要用途是为飞船提供进入国际空间站的端口,有足够大的口径让宇航员与货物通过。由于IDA上配备了一系列传感器与智能系统,宇航员乘坐的载人飞船可以自动化完成与空间站的交会对接,不需要输入任何指令。当然,备份的手动操作系统一直存在,以备不时之需。

IDA也是第一个全球飞船通用的标准化对接口,未来与其对接的第一批用户将是波音公司的星航线飞船与SpaceX的载人龙飞船,这两种飞船将在一两年内首飞并均具备自主对接能力。比较有意思的是,IDA的制造商和运输商恰好分别是波音与SpaceX,不过IDA的主件却是来自俄罗斯的制造商能源公司(RSC Energia)。

 

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IDA(黄)与空间站和谐号节点舱(灰)对接后的样子。图片来源;NASA

IDA被放置在龙飞船后部的非加压舱,与空间站对接后,加压舱内的货物由宇航员开启舱门搬运至站内,而非加压舱的IDA则由空间站机械臂从龙飞船尾部抓取,移至和谐号节点舱上的一个对接口对接。在今年夏末,宇航员将出站进行一次太空行走,完成IDA与节点舱连接的最后操作,在那之后,IDA就可以与飞船对接了。在未来,空间站将有两个IDA对接口。这两个IDA对接口是完全相同的,它们会是未来新一代载人飞船与空间站交会对接任务的主要端口。

除IDA外,龙飞船加压舱内还携带了3.5吨物资,包括空间站实验室与宇航员的补给物资,其中有一个被称为“TangoLab-1”的机架,能在太空中让各项小型科学实验在只有纸巾盒大小的罐内完成,并且一次可以进行20多种这样的实验,大大增强了空间站科学实验能力。

此外,龙飞船还携带了一个能在太空工作的DNA测序仪,它有能力识别微生物,进行疾病诊断并评估宇航员健康。这款仪器甚至能够发现太阳系其他区域基于DNA组成的外星生命。

 

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资料图:被空间站机械臂抓取的货运龙飞船,龙飞船也是目前唯一有下行能力(将空间站物资送回地面)的货运飞船。图片来源:SpaceX

两天后抵达空间站

龙飞船从发射台起飞到进入前往空间站的轨道大概需要10分钟,而龙飞船抵达国际空间站还需要两天的时间。抵达后,龙飞船会被空间站的宇航员使用机械臂抓取并对接。而在昨天凌晨5时41分,俄罗斯的进步MS-03货运飞船也已升空,本周国际空间站将迎来两艘货运飞船。

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