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SpaceX的闪耀——猎鹰重型的首次商业发射

2021-10-12 16:57:18

“SpaceX“猎鹰重型”的首次商业发射取得成功。

美国东海岸时间2018年2月6日,在传奇的肯尼迪发射中心LC-39A发射场,SpaceX研制的近地轨道运载能力达63.8吨的火箭——“猎鹰重型”成功发射,载着CEO埃隆·马斯克的跑车和探火梦想奔向深空,在人类的深空探测的历史上留下了浓墨重彩的一笔。

载着“宇航员”的特斯拉驶向深空

一年后,在北京时间2019年4月12日6时35分,猎鹰重型火箭终于顺利完成了首次商业发射。本次发射搭载了一颗Arabsat公司的通信卫星,重约6吨,用来给中东和北非地区提供电视、网络和手机信号服务。

肯尼迪发射中心

能够取得如此卓越的成绩,与SpaceX汲取事故教训、坚持技术迭代、持续验证火箭复用的努力密不可分。

完美的初次商业发射

这枚人类现役运载能力最强的火箭顺利完成首次商业发射,并且实现了史无前例地首次实现三枚火箭一级全部回收成功,可用“完美”二字来形容!

由于天气原因,本次的商业发射经过了多次推迟,主要是担心不稳定的天气、积雨云以及闪电会影响火箭的正常飞行。在4月5日已进行了成功的静态点火,测试一级火箭的27个。

北京时间4月12日?6点35?分,“猎鹰重型”在肯尼迪发射中心准时发射升空;发射?7?分?50?秒,两枚辅助火箭助推器在?LZ-1?和?LZ-2?着陆区降落回收;10?分?25?秒,中央助推器平稳降落在?Of?Coue?I?Still?Love?You?(OCISLY)?海上驳船上。

猎鹰重型去年首秀时,唯一美中不足的是当时猎鹰重型火箭的中央助推器在回收时,三台发动机仅有一台正常启动,导致其降落时发生偏差,最后以?480?km/h的速度撞入海中。

在今次的发射中,随着三枚助推器先后落地,“猎鹰重型”也在首次商业发射中弥补了上一年前的遗憾,在将卫星送上轨道的同时按照计划实现了火箭一级的回收,实现"完美发射"。

如果一切顺利的话,SpaceX?今年至少还会再发射一次猎鹰重型火箭。为美国空军执行的空间测试计划-2(Space?st?Prog-2,STP-2)

怀揣深空梦想,重型火箭奔向太空

进入21世纪以来,出于对无人/载人深空探测任务等需求,美俄政府相继启动新一轮载人深空探测计划,重新发展近地轨道运载能力50吨?以上的重型运载火箭。

在此背景下,A正在研制近地轨道运载能力达70~130吨的“航天发射系统”重型火箭,已投入约119亿美元。SpaceX则一方面受到《美国国家航天政策》中关于“允许商业公司在太空探索中承担更多的任务”倡议的激励,一方面在其CEO埃隆?马斯克移民火星的梦想影响下,于2011年提出其载人深空探索构想,开始研制近地轨道运载能力60吨级的“猎鹰重型”火箭。

但“猎鹰重型”的研制并非一帆风顺,受到芯级设计改造的难度增加与“猎鹰”-9两次爆炸事故等影响,“猎鹰重型”的首飞时间比原计划的2013年推迟了近7年。终于在2018年2月6日,于在曾经发射过“土星”-5重型火箭和航天飞机的传奇发射场——肯尼迪发射中心的LC-39A发射场一飞冲天。

2018年2月6日,“猎鹰重型”起飞

现役世界第一的运载能力——“猎鹰重型”

“猎鹰重型”运载火箭是SpaceX基于“猎鹰”-9研制的重型火箭,为捆绑液体助推器的两级构型,全长70m,起飞重量1421吨,近地轨道运载能力达63.8吨。火箭一级由芯级和两枚助推器并排捆绑组成,芯级和助推器基本相同,直径均为3.66m,各装有9台推力为844kN的“隼”-1D (Merlin-1D)液氧/煤油发动机。

其动力系统的设计思路与苏联在20世纪60年代发展的N-1火箭类似。起飞时,火箭一级共有27台发动机同时点火以满足大推力起飞需求,采用先进的设计手段确保了其高可靠性。火箭二级直径为3.66m,采用一台推力934kN的真空型“隼”-1D液氧/煤油发动机,具备多次重起能力。

密集的27台“隼”-1D火箭发动机

“猎鹰重型”的研制投入约5亿美元,单次发射价格预计为0.9亿~1.25亿美元;当火箭芯一级和助推器均实现重复使用时,发射成本有望与“猎鹰”-9持平,发射周期也会缩短至3~6个月。首飞时的助推器均为复用箭体,以降低首飞试验风险。

该火箭以低成本、大运载能力、高可靠性为目标,地球同步转移轨道每千克载荷的发射价格最低约为3773美元,仅为“德尔它”-4的七分之一。并且有望弥补“猎鹰”-9在一子级回收状态下高轨发射运力不足的缺陷,全面覆盖低、中、高轨各类载荷发射需要,构建完整的低成本重复使用运载火箭发射体系。可以想象,“猎鹰重型”火箭有望在未来的深空探测任务中发挥重要作用。

从“猎鹰”-9到“猎鹰重型”,SpaceX始终践行着“简单、可靠、低成本”的设计与发展理念,不仅改变了国际商业航天发射市场的格局,也打破了ULA对美国国家安全载荷发射的垄断,为美国乃至全球的航天发射领域注入了全新的活力,加剧了发射市场竞争,并促进了航天运载技术的发展。

通过不断突破重复使用火箭技术,SpaceX探索出的这条低成本火箭发展道路正越发得到认可,已成为全球航天领域发展的主要趋势。这也为远期的完全复用航天运载器奠定了技术基础,以实现载人登陆火星的目标,这也使普通人或有望在本世纪内可以体验星际之旅。

原文标题:SpaceX的闪耀——猎鹰重型的首次商业发射

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