為什麼 2018 年 1 月 25 日 SpaceX 的獵鷹重型火箭首次點火實驗成功,卻還不發射?
為何獵鷹重型火箭遲遲不發射?這個點火實驗,具體又是做什麼用的?
SpaceX「獵鷹重型」火箭首次點火成功-科普中國
就像新型號的飛機上天前會在地面靜態開機,新型號的高速動車上路前會靜態的高速空轉。
新型號的火箭,通常也會在地面上做靜態測試,
其中的一項,就是加註燃料後點火開機測試,甚至將發動機推力調到最大進行靜態測試,這就是這次的測試項——靜態點火測試。不用怕火箭跑了,火箭會被牢牢的綁好,且測試時間通常只有幾秒鐘,不過這一次,Falcon 9 Heavy開機了12秒,有點偏長。
這也不是SpaceX的第一次靜態點火測試了。
早在2005年4月30日,Falcon 9火箭在早期測試時進行了靜態點火實驗。隨後的改進型也進行過多次靜態點火測試,下圖是2015年Falcon 9的全推力靜態點火測試:其原因,在於一個龐大的系統,尤其還是風險係數比較大的系統,需要進行充分的實驗,地面靜態實驗是其中之一。畢竟一個龐大的系統一定有各種各樣的大大小小的問題,各項實驗可以充分暴露這些問題並修改,驗證無誤後再進行進一步的測試,最終將系統的可靠性提升到可以接受的範圍。
這些測試項目和測試參數,都是先輩們用血與汗總結出來的。
比如這次靜態測試可以暴露火箭工作狀態下的應力、扭矩等等力學參數,可以有效避免一些破裂、翻滾,當然最後都是爆炸…祝測試順利。就是因為這個火箭對於space-x特別重要,所以需要反覆測試啊。
所謂的靜態點火試驗(Static fire test)或者全箭演習(Wet dress rehearsal)就是干這麼一件事情:在發射前,全面測試火箭本身整體系統和所有的地面支持系統是否工作一切正常,這個測試就在發射架/平台上進行。
相當於買了最後一個保險。
什麼情況需要做這種測試?
- 新火箭新發動機。毫無疑問,在發射前最後檢查可靠性,這種檢查顯然比起單獨的發動機簡單測試更加全面。
- 新的地面系統。比如發射架/平台首次使用等等。
- 重要的任務。比如前段時間神秘的頂級軍事衛星ZUMA發射前,對於如此重要的衛星,獵鷹九號火箭甚至連續做了兩次靜態點火試驗。
- 做點火試驗也不需要多,一般幾秒鐘就夠了。
什麼火箭能做這種測試?
- 能開能關的火箭/發動機。或者說能反覆使用的發動機,這個毫無疑問,對於大部分一次性的發動機而言是沒法做這個實驗的,比如說固體火箭助推器,根本不可能。
- 需要有火箭牽制釋放裝置。就是有一套爪子一直抓著火箭,直到收到命令之後才會放開火箭讓它「自由飛翔」,一般都是推力全滿之後。所以大家經常聽到美國人倒數口令,數到0之後點火,但再過幾秒之後才說「lift off」,這個過程就是等推力全滿,牽制釋放裝置打開。
當然,最經典的還是蘇聯/俄羅斯聯盟火箭的這種牽制釋放裝置了,現在很多美國火箭也是如此之不過形式不同
這是獵鷹九號的
顯然,沒有這種牽制釋放裝置牢牢抓住火箭,是不可能做靜態點火試驗的,否則就直接飛出去了。我國的火箭發射沒有這套裝置,所以你也沒聽說過我國火箭的發射前靜態點火試驗。
Space-X怎麼做?
Space-X目前幾乎每一枚火箭都會做靜態點火試驗,已經是常態了,有發射風險早點暴露出來。
從技術支持方面,他家的發動機本來就可以反覆使用,且發射架都帶有地面牽制釋放裝置,這就不足為奇了。
在做實驗的時候,可以選擇把載荷放上去,也可以選擇做完再放,比如ZUMA衛星就是先做完再放,畢竟衛星太重要了。
靜態點火試驗能100%成功么?
由於靜態點火試驗也是加註了燃料,如果火箭出問題當然是會失敗的。
獵鷹9號火箭失敗過兩次中的其中一次就是由於2016年9月1日地面靜態點火試驗,不過當時把以色列的Amos-6衛星已經放上去了,然後炸了。
但總體上,靜態點火試驗能提前暴露問題,其實對於提高成功率還是益處更大。
點火成功了,下一步就是發射了,2月6日。大家等報道,這將是人類30年來最強火箭,而且兩個助推器都是二手來的哦。
spacex的火箭發動機都是可以多次點火而不影響性能的。所以靜態點火是他家每個火箭發射前的慣例。靜態點火後,會把火箭各種感測器採集的數據匯總分析,檢查火箭有沒有存在問題。如果發現問題,修。沒發現問題,擇機發射。
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