【维·科技】人类最强火箭升空 美俄中太空博弈生变数

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2018-02-07 05:48:23
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“猎鹰重型”火箭是自阿波罗时代土星五号火箭以来,人类设计出来的运载能力最大的火箭,可重复使用能力是其最大亮点。它在美国佛罗里达州肯尼迪航天中心的成功发射,意味着把昂贵且沉重的人造卫星直接送入某些特定高度的轨道有了另一种低价方案的可能,意味着人类开启了探索太空的一个新开端,也意味着未来外太空美俄中博弈有了更多想象空间。

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世界上现役运载能力最强大重型运载火箭“猎鹰重型”在美国肯尼迪航天中心成功发射(图源:VCG)

太空探索公司SpaceX总裁马斯克(Elon Musk)再次成为英难人物,2月6日下午15时48分左右,SpaceX旗下世界上现役运载能力最强大重型运载火箭“猎鹰重型”(Falcon Heavy)在美国佛罗里达州肯尼迪航天中心成功发射。其运载能力是全球之前最大火箭的两倍,“猎鹰重型”的成功发射意味着人类开启了探索太空的一个新开端。

它不仅将马斯克名下的红色特斯拉跑车成功送入了太空,且成功回收了助推火箭,引发全球关注。如果不出意外,按照马斯克本人的原话,“这辆车会在宇宙中飞行超过10亿年。” 

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“猎鹰重型”为何值得全球关注

“猎鹰重型”火箭是自阿波罗时代土星五号火箭以来,人类设计出来的运载能力最大的火箭。首飞的“猎鹰重型”火箭由Space X公司开发,高70米,宽12.2米,起飞重量1,420吨,由中间一枚经过改造的猎鹰9号火箭和左右两枚回收再使用的猎鹰9号火箭捆绑而成。三个一级火箭“猎鹰9”火箭芯均配备9个发动机,共由27台默林火箭发动机推动。

这27台发动机在起飞时将产生总共相当于2,260吨的推力,这是航天飞机结束时代以来最大的火箭推力。换言之,“猎鹰重型”的推力能够将63.8吨的载荷送往近地轨道,相当于将一架满载乘客、装满行李、装满燃料的波音737飞机送向太空。业内人士称,此运载能力只有专用登月的土星 5 号和前苏联的航天飞机“御驾”能源号火箭可以比肩。

早前,人类已知的太空运载器多为一次性使用,所需花费颇高。在转播中能看到,星-箭系统发射升空后运载火箭逐级烧尽脱落,在重返大气层时与空气剧烈摩擦而熔化、燃烧,最后与地面猛烈撞击,成为一堆金属残片。而如果航天运载器在进入太空预定轨道后,还可从轨道返回地面,实现可回收,则意味着运载火箭的箭体就可多次重复使用,实现发射成本的大幅降低。

“猎鹰重型”火箭的可重复使用能力是其最大亮点,与火箭上面级分离后,3枚一级火箭将按计划执行回收程序返回地球。两侧的助推火箭已经返回佛罗里达海岸,在SpaceX的两块着陆区同步垂直着陆。按照原计划,中间的芯级火箭将在位于大西洋上距离海岸数百公里的无人驳船“当然我还爱你”上垂直着陆。

除此之外,“猎鹰重型”火箭的助推器分离和一二级分离均采用无损式“冷分离”模式(主要为冷氮喷射或机械式推杆)也是一大亮点,其相较于更为传统的爆炸式“热分离”无疑会更具优势。从过往历史来看,SpaceX 所进行的数十次冷分离操作尚无一例失败。

作为可回收式火箭,“猎鹰重型”火箭的首发成功,意味着把昂贵且沉重的人造卫星直接送入某些特定高度的轨道有了另一个低价方案的可能。

若一切顺利,按马斯克所设想的,人类“殖民火星”将不再是遥不可及的梦想。理论上,火箭第一级推进器可重复使用1,000次,太空加油飞船重复使用100次,至于要往返火星地球的飞船,也计划达到12次的重复使用能力,人类殖民火星的成本将大为降低。

 
SpaceX公司的猎鹰之最

2008年9月28日,猎鹰1号发射成功。它是全世界首个由私人投资的轨道级液体燃料火箭;

2010年6月4日,猎鹰9号1.0首次发射并获得成功,其第一级不可回收;

2013年9月29日,猎鹰9号1.1版首次发射,但该版本所有的回收实验以失败告终;

2015年12月22日,猎鹰9号全推力版首次发射,第一级火箭返回着陆场,实现了人类历史上第一次陆上软着陆回收一级火箭;

2016年4月8日,猎鹰9号全推力版的第一级火箭成功降落在大西洋上的回收驳船上,实现人类历史上第一次海上软着陆回收一级火箭;

2017年3月30日,再次成功发射并回收这枚一级火箭,实现人类历史上第一次一级火箭重复使用,且首次回收了火箭的整流罩;

2018年2月6日,在猎鹰9号基础上改进成的世界上现役最强大重型运载火箭——猎鹰重型火箭发射成功。
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为未来太空博弈提供了更多可能

“猎鹰重型”火箭的成功发射可谓是赶上了一个时代给予的绝佳历史时机。

奥巴马(Barack Obama)政府时期,宣布了新的航天计划,提出砍掉由前任总统小布什(George Bush)推出的旨在重返月球的“星座计划”,将深空探测推进到载人飞往小行星继而登陆火星的新领域。

2017年,新上台的特朗普政府已批准重组美国国家太空委员会,重返月球被提上了日程。在土星5号退役已久、SLS尚未入役之际,“猎鹰重型”无疑是执行重返月球这一任务的“最佳选择”。

1969年7月20日,阿姆斯特朗登上月球,成为第一个登上月球的宇航员(图源:Getty)

现在看来,马斯克早在2011年就很有先见之明地提到了登月,“理论上讲,你只需要两发重型猎鹰火箭就能实现登月——一枚将宇航员送上月球,另一枚运送返回载具。这样日积月累一段时间之后,我们完全有能力建立起一个理想中的月球基地。”
 
独立研究表明,如果NASA想要打造一个廉价可行的“月球计划”,那么以SpaceX为代表的私人火箭将会是不二首选。在业内看来,“猎鹰重型”火箭极其值得称道之处就在于其低廉的价格。NASA自身也早已认识到了这一点,他们从项目启动之初就开始关注重“猎鹰重型”的研发进展。

对于停滞不前的美国航天业而言,“猎鹰重型”火箭的成功发射意味着在5架航天飞机退役后,美国人终于又一次有了将宇航员带入太空的能力,无需再依赖俄罗斯飞船,看俄罗斯的脸色。

2017年,中国大陆官方宣布,天舟一号与天宫二号完成自主快速交会对接试验。按计划,中国空间站核心舱将于2020年送入轨道。来自中国国家航天局的消息显示,中国将于2022年完成空间站建设,设计使用寿命为10年。而国际空间站最晚将在2024年结束服役,届时太空中很可能将只剩下中国的空间站。

众所周知,中国曾被美国主导的国际空间站“拒之门外”。在国际空间站面临“退役阴影”的时候,中国空间站建设正稳步推进。据悉,除美国之外的各航天大国都准备“投靠”中国空间站。有消息称,俄罗斯航空专家已提出未来进入中国空间站工作的申请。

在中国空间站取代国际空间站后,是否“放下身段”寻求与中国的合作,成为保守的NASA面临的一个难题。而“猎鹰重型”火箭的成功发射,为未来的外太空博弈提供了更多想象空间。
 

撰写:刘言

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