馬斯克的SpaceX又又又創造了人類歷史,那接下來呢?
編者按:從人類最初的時間開始,祖先們就仰望和崇拜著我們頭頂的這片星空,隨著人類文明的進化,心中的好奇心也從萌芽開始開花結果。1957年10月,前蘇聯發射了人類第一顆人造地球衛星「斯普特尼克1號」,它標誌人類真正意義上邁開了進軍太空的步伐。從此航天技術一發不可收拾,送人去外太空,登月、發射空間站、探索火星等等,然而所有進一步的努力,都受限於兩個字,費用。
通常,小型運載火箭發射一次大約需要2000~3000萬美元;中型運載火箭發射一次大約需要6000~15000萬美元;大型運載火箭發射一次大約需要2億美元以上。美國研製的用於登月的運載火箭,單枚成本高達1.85億美元,「大力神」Ⅳ火箭發射一次的總成本高達3.5億美元。成本,已經像當初的地心引力一樣,成為人類奔向太空的最大制約因素之一。而可重複使用的火箭,無疑將是突破目前困局的利器,火箭回收技術可以讓發射成本減少99%。因此該技術才得以入選「2016年麻省理工科技評論十大突破技術」。(馬斯克的火箭回收註定艱難一些│2016年十大突破技術)
周五註定是要載入航天史的一天。一枚火箭發射進入了太空,這還不是大新聞。但是隨後,它又飛了回來並降落在茫茫大海中一個無人控制的駁船上。
這枚火箭是由埃隆·馬斯克建立的商業航天公司SpaceX製造的獵鷹9號。就其本身而言,利用反推進系統降落已經是一個重大的科技成就。但是,這次著陸更大的意義在於,這是實現可靠地送人類離開,或許甚至是永久離開地球中的重要一步。
馬斯克在降落不久後召開的新聞發布會上說,「為了使我們能真正打開通向太空的大門,我們必須實現全面且快速的火箭可重複利用。」
一枚獵鷹9號火箭耗資達6千萬美元。據馬斯克說,每一枚獵鷹9號理論上可以重複利用10到20次。向獵鷹9號加註燃料的成本僅為20—30萬美元,所以即使考慮每次發射之間的修復成本,每次發射時的邊際成本都將下降至少100倍。
但是可回收火箭來之不易,這已經是這家公司第六次嘗試在海中著陸了。在其峰值時,獵鷹9號推進器的速度達到了每小時6000英里,同時還搭載了120噸的負載。馬斯克說,「這確實就和標槍一樣。」同時,在運行至其軌道的最高點時,火箭幾乎是沿著平行於地球表面的方向飛行。
在其降落時,火箭需要旋轉一定角度,以確保其引擎朝向正下方。隨後它要穿越強勁的高層大氣風。同時!同時!火箭的目標——那艘叫做「當然我依然愛著你」(Of Course I Still Love You)的駁船——位於茫茫大海中,這意味著它正隨著波浪俯仰,翻滾和移動。幸運的是,這艘駁船配備了四個強大的,可360度旋轉的底部發動機來保持穩定。
自從Nasa開始將「水星」號宇航員送上太空以來,引擎與推進器最終都被拋棄于海洋中。這些火箭中的絕大部分最終都沉入了海底。當然,部分太空梭的組件可以回收,軌道艙本身也能降落在跑道上。直到這個星期五之前,從未有過一個升入太空的火箭最後能夠返回並垂直降落在海中。
對於這個新一代的私人航天公司而言,這確實是一個激動人心的時刻。僅僅五個月之前,Blue Origin 將其「新謝潑德」號(New Shepard)火箭發射入太空中,並最終在德州西部實現垂直降落。SpaceX緊隨其後,在去年十二月份將尺寸更大,動力更強的獵鷹九號火箭不僅飛向太空,而且將一顆衛星送入了軌道,然後在佛羅里達海岸邊的發射場附近著陸。現在 SpaceX 又在海上降落方面邁出了極為重要的一步。
他們究竟是怎麼將發射火箭與降落火箭放在同一天的?下面就是怎麼實現的。
大約幾周之前,主要的載荷,比格羅可充氣活動太空艙(Bigelow Expandable Activity Module)裝進了龍飛船的貨倉中。
在發射前一天,龍飛船與貨物在4月8日飛往國際空間站之前。
龍飛船被緊密的包裹住。
轉瞬即逝的發射窗口意味著獵鷹9號必須按時發射。
對於發射來說,幾乎是完美的一天,天上幾乎沒有雲。
獵鷹9號的9個引擎能提供超過一百五十萬磅的推力。
在著陸之前,埃隆馬斯克在推特上分享了這張從自動無人船上發來的照片。
獵鷹9號火箭在周五中午降落在無人駁船上的屏幕截圖。
那接下來呢?
火箭已經降落了,那麼現在有什麼計劃嗎?
馬斯克說,「我們現在有點像一隻剛剛趕上公交車的狗,我們現在應該做什麼?」但是長遠來看,SpaceX當然對計劃心裡有數:嘗試真正的火箭再利用。
在其降落之後,焊劑將火箭的支架與駁船(它擁有引擎,所以是一艘真正的船)固定在一起,以防止火箭因海風與海浪而發生傾倒。在駁船靠岸以後,一個起重機將會把火箭提起,收起其支架,並將其水平地放置在一個拖車上。拖車將帶著火箭駛向卡納維拉爾角的39A發射場,在那裡工作人員將測試引擎點火。「如果一切順利」,馬斯克說,「我們將有信心進行軌道飛行」。
在未來的幾個月中,SpaceX已經計劃再進行數次海上著陸。當然,還包括在陸地上的著陸,因為陸地著陸難度更小,同時也更容易回收。馬斯克預計,未來SpaceX的著陸應該一半在海上,一半在陸地上。
到今年年底,馬斯克預計公司將每隔兩到三個星期發射一枚火箭,以獲得更好的數據來了解每次成功著陸或者不成功著陸的原因。馬斯克說,「我認為當這變得很尋常時,我們就成功了。」他的意思是,每次火箭著陸都像飛機著陸一般尋常。最終,一次成功的著陸再也不會成為什麼新聞。
但是即使SpaceX成功的實現了重複利用獵鷹9號火箭,挑戰依然存在。SpaceX的其他火箭,如獵鷹重型火箭,是按著將航天器送到更高的,地球同步軌道的目標設計的。這意味著,SpaceX需要同時實現三個獨立的推進器的著陸,而且推進器的溫度更高,速度也更快。「峰值熱量的增加正比於速度的三次方,所以火箭很可能已經接近熔化溫度了。」
重型火箭同時也是通向其他世界的船票。馬斯克說,今年晚些時候將在墨西哥召開的一個會議上,他將會宣布在火星上建立一個城市的路線圖。前往火星,同樣十分昂貴,同時難度很大。馬斯克說,「但至少這將非常有趣。」
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