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拖了又拖,SpaceX的火箭明天终于要试飞了

科普小知识2022-06-08 23:05:34
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拖了又拖,SpaceX的火箭明天终于要试飞了

猎鹰9号

北京时间2015年1月6日19:20,SpaceX开发的猎鹰9号运载火箭原定在美国卡纳维拉尔角空军基地发射,但发射任务因倒计时进入一分钟而暂停。

代号为CRS-5的发射任务已经被推迟了几次。可以说发生了许多事情。CRS-5是猎鹰9号运载火箭第五次搭载巨龙执行空间站补给任务。CRS-5任务不仅通过“龙”号宇宙飞船将货物运送到空间站,而且还在海上移动平台上对登陆猎鹰9号进行火箭返回测试。

这是SpaceX今年的第一次重要测试。一些批评家认为,如果试验成功,这可能是火箭技术的一个改变游戏规则的事件,甚至对太空探索来说,这将具有跨时代的意义。

更新试验

如何在大风中把扫帚放在手掌上

猎鹰9号,就像龙舟一样,诞生于硅谷的太空探索中心。

2012年5月22日,“龙”号宇宙飞船随火箭发射升空,成为第一艘飞往国际空间站的商业运输飞船。从那以后,“猎鹰9号”也正式开始了它的太空之旅,成为美国宇航局的商业铁路运输服务平台。

火箭高68.4米,直径3.7米。它的燃料是煤油和液氧。它的地球同步轨道运载能力约为4.5吨,超过了目前服役的中国长征系列运载火箭的绝大多数。目前,只有发射嫦娥三号月球探测器的长征火箭能与之匹敌,长征号增强型地球同步轨道运载能力可达5.5吨。

最初计划由猎鹰9号发射的CRS-5将向国际空间站运送3700磅材料,包括科学实验设备、备件、食物、水和其他材料。但在这次发射中,与“交付”同等重要的是另一项工作——猎鹰9号的返回测试。

传统上,火箭分几个阶段设计。发射后,火箭将卸下部分发动机,耗尽燃料箱,使火箭在路上更轻,并将卫星和宇宙飞船送入轨道。卸下的设备会掉到地上并分解。这意味着每个新的任务都必须制造新的火箭。SpaceX相信火箭的主要部件可以回收、翻新和再利用。

猎鹰系列火箭的顶层和外层都是由超高强度的铝锂合金材料制成,并且增加了特殊的隔热罩,以保护猎鹰9号的第一级和第二级在重返地球大气层时免受损坏。在发射期间的动画演示中,在猎鹰9号一级火箭与龙飞船分离后,它将再次点火,调整其姿态并返回大气层。据说它还将利用全球定位系统导航技术,最终用海绵垂直降落在漂浮平台上。

拖了又拖,SpaceX的火箭明天终于要试飞了

龙船

"这项任务不容易。"据报道,这项技术的难点在于猎鹰9号有10多层楼高,以每秒1.6公里的速度爬升。这就像“让一把橡胶扫帚在强风中直立在你的手掌上”,让一枚笔直的火箭垂直下降“毫发无损”。

减速发动机、飞行机翼导轨和着陆支架不能丢失。

如果猎鹰9号可回收火箭能够成功测试,将对太空探索领域具有划时代的意义。据报道,该火箭将通过其自主返回技术大大降低太空旅行的成本。如果火箭能够完全回收,预计发射成本将降低99%。

根据这一想法,SpaceX的第一级推进器在返回大气层时点燃发动机减速,在坠落时附以飞翼协助引导,并配备“腿”使其稳定着陆。2014年,该公司对可回收火箭进行了多次测试。

在去年4月中旬的一次测试中,SpaceX有史以来第一次成功软着陆,但火箭随后在公海上被掀翻并摧毁,使得它无法修复。

2014年7月,该公司对第一级火箭进行了“软着陆”测试。在这次试验中,当接近海平面时,火箭被调整到水平方向,希望能完好无损地恢复。然而,海水摧毁了火箭体,使得回收成为不可能。

在测试后的一份声明中,SpaceX表示:“此时此刻,我们非常有信心(第一级火箭)能够成功地在浮动发射台着陆或返回发射场,并且能够再次发射而无需翻新。”

据说成功的标准是可重复使用的第一级火箭能够“以高超音速从太空返回地球,重新启动主发动机两次,展开着陆架,并以接近零的速度着陆。”如果即将到来的海上着陆测试成功,猎鹰9号将在接下来的两次测试中在坚硬的表面着陆。

卸货平台

足球场大小,采用石油钻井平台定位技术

对于可重复使用的火箭技术,除了火箭本身,着陆平台是一个主要的困难。SpaceX创始人马斯克说:“火箭在海上平台着陆的概率不超过50%,也不低于50%。”

去年12月,马斯克在社交网站上发布了一个无人驾驶的海上火箭着陆平台的照片,这个平台有一个足球场那么大。

“在以前的尝试中,我们只能将着陆精度设置在10公里(6.2英里)以内。在这个实验中,我们的目标着陆精度在10米(33英尺)以内。”SpaceX在一份声明中表示。

被称为“火箭基地船”的着陆平台使用石油钻井平台定位技术,能够在风暴期间稳定驳船。为了准备1月6日的发射,它已经前往大西洋中一个预定的位置,距离佛罗里达海岸大约200英里,为猎鹰9号着陆做准备。然而,由于发射的取消,移动平台的着陆不得不重新安排。

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“火箭基地船”着陆平台

马斯克告诉媒体,猎鹰9号也将进行密集的发射实验。他想,“很有可能其中一个实验会成功,所以我认为我们离目标很近。”

发射失败

圣诞礼物晚了不是一个错误。

CRS-5发射任务原定于去年12月19日进行,但在12月17日的静态点火测试中,火箭的梅林1D发动机未能满足测试要求。因此,SpaceX将测试重新安排在2015年初,并于12月19日安排了第二次静态点火测试,测试成功。当时,人们认为它为2015年1月的正式发射扫清了道路。

2015年1月7日上午,猎鹰9号在起飞前一分钟突然停止。官员们表示,由于定向导航系统出现问题,飞行计划被取消。他们还解释说,两个2号门驱动系统中的一个引擎在启动前倒计时时正在移动,所以他们要求紧急停止。与此同时,有人强调,如果不是人工紧急关机,计算机会自动停止系统,所以取消实际上是一个技术故障。由于1月6日的发射窗口只有1秒,发射任务已经取消。截至记者发稿截止时间,预计发射时间最终定在北京时间1月10日17:47。

据报道,这5000吨重的货物实际上是在运送食物和圣诞礼物给空间站的六名成员。原本计划在12月中旬交付,圣诞礼物应该是一个额外的惊喜。结果,由于发射系统的问题,第一次飞行被取消了。后来,在12月底又进行了一次试飞。这是一个实验。实验完成后,为周二的发射奠定了基础。结果,出现了一些问题。然而,航天局表示,空间站仍然装满了食物,日本和俄罗斯有定期航班运输生产物资,因此推迟不会给空间站的工作和生活带来任何不便。