SpaceX重型猎鹰火箭升空 系首次商业发射
升空畫面
芯級海上回收首次成功
騰訊科技,文/喬輝
北京時間 4 月 12 日 6 時 35 分,SpaceX 公司的重型獵鷹(Falcon Heavy)火箭從美國佛羅里達州“肯尼迪航天中心”發射升空,本次發射搭載的是 Arabsat 公司的一顆通信衛星,該衛星重約 6 噸,用來給中東和北非地區提供電視、網絡和手機信號服務。
首次商業航天發射
由于天氣原因,發射已經推遲了很多次,主要是擔心不穩定的天氣,積雨云以及閃電會影響火箭的正常飛行。此前,4 月 5 日,進行了成功的靜態點火測試,測試一級火箭的 27 個發動機。
2018 年重型獵鷹首次發射畫面
本次發射是重型獵鷹火箭的第二次發射,也是第一次商業發射。2018 年 2 月 6 日,SpaceX 公司首次發射重型獵鷹火箭,把特斯拉公司生產的一輛紅色跑車送出了地球,成為繞太陽運行的一顆汽車衛星。
這是去年重型獵鷹發射的特斯拉紅色跑車。目前正繞太陽飛行。
重型獵鷹運載火箭高 70 米,寬 12.2 米,重量為 1420.8 噸,是目前現役的運載能力最強大的火箭。每次發射的價格是 9000 萬美元。
鳥瞰肯尼迪航天中心。前方是組裝大廳,右后方是 39A,左后方是 39B
本次發射地點位于肯尼迪航天中心,該發射場非常有名,當年發射過阿波羅登月飛船和航天飛機。1969 年 7 月 16 日,就是在這里巨大的土星五號火箭托舉起了“阿波羅”11 號飛船,把人類首次送上月球的。今年 3 月 2 日,SpaceX 公司進行的載人版龍飛船的無人測試也是在這里發射的。
目前,該發射場有三個發射工位“LC 39-A”、“LC 39-B”和“LC 39-C”。此前 SpaceX 的獵鷹 9 火箭和重型獵鷹也都是在 LC39-A 起飛的;LC 39-B 是 NASA 準備用來發射新型大推力火箭(太空發射系統)的;LC39-C 是 2015 年增加的,準備發射相對較小的火箭,但還從來沒使用過。
現役運載能力世界第一
重型獵鷹火箭是能夠部分重復使用的大推力火箭。重型獵鷹的芯級是加固了的獵鷹 9 火箭,外加兩個獵鷹 9 作為助推器。在結構上和德爾塔 IV 型類似。
重型獵鷹是現役的運載能力最強火箭,在歷史上也能排到第四名。前三名分別是:退役了的阿波羅登月使用的“土星五號”火箭,前蘇聯的“能源號”火箭和 N1 火箭。重型獵鷹也是一款能夠把人送出近地軌道的火箭,但目前馬斯克還沒有打算用于載人飛行。
重型獵鷹的近地軌道的載荷能力達到 64 噸,地球同步轉移軌道運載能力為 26 噸,火星轉移軌道的運載能力為 16 噸,飛往冥王星的運載能力為 3.5 噸。
當然,還是 50 年前曾經把人類送往月球的“土星五號”更牛,它的近地軌道運載能力為 140 噸。
重型獵鷹的結構強度有 40% 的富余,而通常火箭的結構強度富余度只有 25%,該火箭擁有把人送往月球和火星的能力。
密密麻麻的發動機
三個并聯的一級火箭是由獵鷹 9 火箭衍生而來,都采用了相同的梅林發動機。重型獵鷹的海平面推力可達 228 噸,隨著飛行高度的上升,當沖出大氣層之后,推力能提高到 246 噸。這一點可能與某些人的直覺相反,其實大氣并不能為火箭提供推力的支撐,反而會降低推力。
上面級火箭由一個梅林發動機驅動,是專門針對在真空環境中優化過的,推力 9 噸,可燃燒 397 秒。
密集的 27 臺梅林火箭發動機
重型獵鷹火箭的噴管排布非常有趣,8 個噴管圍繞 1 個噴管,構成一種稱為“Octaweb”的結構,目前沒有正式中文標準翻譯。
研發過程很曲折
2011 年 4 月,SpaceX 公司在華盛頓特區舉行的一場發布會上宣布了重型獵鷹的發展規劃,起初計劃 2013 年試飛,但由于多種原因首次試飛推遲到 5 年后的 2018 年。把三個獵鷹火箭綁在一起形成一個更大火箭比想象的更加困難。馬斯克也不得不承認,當年太低估困難了。
可部分重復使用
助推器返回陸地畫面
重型獵鷹火箭一級各個通用芯級均安裝有柵格舵,可用于輔助箭體再入過程中姿態穩定控制,并提供一定的氣動阻力用于減速。
各個通用芯級的著陸裝置為四個支腿,在火箭發射后的上升及再入過程中收攏于箭體,當火箭一子級減速,即將著陸于地面或海上平臺之前展開(兩個側邊助推器在陸地回收,芯級火箭在海上回收)。支腿由液壓裝置執行收攏展開,并具有展開后鎖死的能力。
支腿主要由碳纖維及鋁合金蜂窩板構成,輕質且能滿足載重需求。支腿帶有液壓減震器,可進一步減緩垂直著陸帶來的巨大沖擊。
理論上,通過回收利用,重型獵鷹的成本能下降 6000 萬美元。
總結
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