登顶现役最强大火箭 SpaceX公司“猎鹰重型”火箭成功进行首飞
发布日期:2018-02-08 浏览次数:次 字体【

北京时间2018年2月7日,在经历多次延期之后,广受瞩目的SpaceX公司“猎鹰重型”火箭从肯尼迪航天中心LC-39A发射台成功发射。

一、任务概况

“猎鹰重型”火箭原定于2月7日2时30分发射,但由于受到发射场高层风影响,发射时间多次推迟,最终于4时45分从LC-39A发射台点火发射。

图1:“猎鹰重型”火箭于4时45分从LC-39A发射台点火发射

主要时间点为:发射后1分12秒,火箭达到最大动压(MAX Q);2分40秒,两枚助推火箭关机;2分43秒,两枚助推火箭与芯级火箭分离;3分20秒,芯级火箭关机;3分26秒,芯级与二级分离;8分14秒,两枚助推火箭成功实现陆地回收;4分1秒,整流罩部署;8分19秒,芯级火箭海上回收失败。

 

图2:两枚助推火箭成功实现陆地回收

图3:SpaceX公司“猎鹰重型”火箭发射后传来的实时画面,展示了红色特斯拉跑车和它的人体模型被送到太空后的情况

二、火箭概况

“猎鹰重型”为两级液体火箭,是在“猎鹰”9基础上发展而来的,其中整流罩和火箭二级与“猎鹰”9相同?!傲杂ブ匦汀币患队尚炯独Π罅礁鲋破鞑⒘槌?,每个都相当于“猎鹰”9的一级。二级具备多次点火能力,可将载荷送入不同目标轨道?!傲杂ァ?火箭主要是为了近地轨道和地球同步转移轨道发射任务而设计,“猎鹰重型”运载火箭则可以前往月球或火星。

图4:“猎鹰”9与“猎鹰重型”

性能参数

“猎鹰重型”高70米、宽12.2米,起飞重量1420吨;火箭一级由3枚“猎鹰”9火箭一级捆绑而成,共有27台“隼”发动机;二级由一台“隼”发动机提供动力;总推力超过513万磅;不考虑回收时,近地轨道载荷能力为63.8吨,地球同步转移轨道载荷能力为27.7吨,火星载荷能力16.8吨;若考虑回收,运力损失较大,近地轨道载荷能力可能只有30吨。即便如此,由于目前现役载荷能力最强的“德尔它”4火箭近地能力只有28.8吨,因此“猎鹰重型”已经成为现役最强大火箭。在人类航天史上也仅次于美国登月所使用的“土星”5火箭。

图5:“猎鹰重型”与其他火箭对比

最大特点是可回收与重复使用

“猎鹰重型”火箭可以说是“猎鹰”9火箭的3箭强化版本,因此芯级和两枚助推器都可以进行回收?!傲杂ブ匦汀被鸺还灿?8台发动机,除二级的1台发动机外,其余27台发动机都可以回收与复用,复用的比例高达96.42%,无疑可以极大降低火箭发射成本。

图6:“猎鹰重型”火箭

三、此次任务的主要难点

“猎鹰重型”首飞的两台侧捆助推器均由从以往发射中回收的“猎鹰”9第一级改装而成。SpaceX公司在这两台助推器上加装了气动鼻锥,并增设了前部和后部安装点,以同新造的芯级连接。芯级做了结构加强,以承受发射的额外应力。

SpaceX公司总裁马斯克在发射前对首飞保持谨慎乐观的态度,曾预测成功率仅为50%。马斯克认为发射最大的风险在于两枚助推器和芯级之间的相互作用,比如火箭跨过1马赫时会否出现无法预料的共振或冲击波冲击。

图7:SpaceX公司总裁马斯克在肯尼迪航天中心

其次,两枚助推器与芯级分离也是“猎鹰重型”首飞的一个难点。这是SpaceX从未尝试过的一个环节。SpaceX只进行过助推器侧向分离的仿真分析,并没有进行过实际的试验。

再次,芯级海上回收面临较大风险。由于“猎鹰重型”芯级在起飞初始要适当节流,等助推器分离后才全速飞行,比“猎鹰”9一级要多飞行约1分钟才与二级分离,因此分离的高度与速度都比较高,芯级回收比较困难。而此次任务,芯级未能成功回收,这也说明回收难度之大。

此外,火箭二级将进行一次长达6小时的滑行演示,最后点火进入地火转移轨道,这对火箭二级的重复点火和推进剂蒸发控制都是极大考验。

“猎鹰重型”首射成功后,预计将在3~6个月内再进行发射,2018年预计将执行两次发射任务,分别进行“阿拉伯”6A通信卫星和美国空军的“空间试验计划”2发射任务。

信息来源:SpaceX网站
(责任编辑:周雁
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