獵鷹9號——世界首款可回收式運載火箭

獵鷹9號——世界首款可回收式運載火箭

美國獵鷹火箭發射

獵鷹9號(Falcon 9)火箭是美國SpaceX公司研製的可回收式中型運載火箭。

成功發射業績

獵鷹9號於2010年6月4日完成首次發射,於2015年12月21日完成首次回收。

2018年2月22日,太空探索技術公司SpaceX在加州范登堡空軍基地(Vandenberg Air Force Base)成功地發射了一枚“獵鷹9號”火箭,將其兩顆互聯網實驗衛星Microsat 2a和2b送入軌道。

2018年3月6日,“獵鷹9號”運載火箭把一顆西班牙通信衛星成功送入軌道,這是第50次發射任務。

2019年11月11日,美國獵鷹9號火箭發射升空,此次發射創下獵鷹9號火箭的載重紀錄(15.6噸)。將60顆“星鏈” (Starlink)衛星送入軌道。

發射成本更低

可重複使用的助推器能夠更頻繁的發射,這可以大幅減輕為另一次發射任務準備的整體工作,從而為SpaceX節省大量開支。

目前,SpaceX對每次獵鷹9號發射任務的收費約為6200萬美元,其中助推器佔了總成本的70%,這意味著每次重複使用可以節省數千萬美元。SpaceX還計劃回收600萬美元的火箭整流罩,利用降落傘將它們送回地球。

馬斯克甚至提出“派對氣球”的解決方案來回收第二級火箭,它的成本也高達數百萬美元。這些方法都能幫助SpaceX大幅降低成本,增加收入。這些節省的成本也可返還給那些願意使用二手助推器的客戶,儘管SpaceX還沒有公佈它可能提供多少折扣的細節。

更強大的推力

對於任何火箭來說,評判其是否強大的一個關鍵指標就是發射力(或稱推力),特別是火箭的最大部分,也稱為第一級或助推器。

2010年6月份,SpaceX製造的首枚獵鷹9號火箭接近55米高,其助推器的9個引擎可以產生近5000千牛頓的推力,大致相當於2.75頭成年藍鯨躍起的力量。

大約10年後,獵鷹9號“全推力”版出現在SpaceX機庫中。這枚火箭有70米高,能夠產生超過7500千牛頓的助推推力。

然而,隨著引擎升級到Merlin 1D,Block 5的推力更加強大。馬斯克在2017年3月獵鷹9號發射後表示:“Block 5最重要的部分就是發動機的全推力,將比目前的火箭提升大約10%左右。”

更重的有效載荷

獵鷹9號——世界首款可回收式運載火箭

:獵鷹9號火箭的整流罩正在美國宇航局(NASA)格倫研究中心進行測試

推力的增加可能有助於提高一個重要的指標,即有效載荷質量。最初的獵鷹9號火箭可以發送10433千克有效載荷進入低地軌道(距離地球約400公里)。而新版火箭的有效載荷質量可能會超過22680千克,幾乎增加1倍,不過助推器可能會毀掉。

但是,回收助推器是馬斯克大幅降低進入太空成本的關鍵,因為每個助推器約佔獵鷹9號火箭總成本的70%。Block 5更強大的推力(以及其他改進)將幫助助推器獲得更大的有效載荷質量,同時為回收助推器提供更多燃料,從而提高回收的成功率。

發射週期更短

在獵鷹9號助推器著陸後,它需要幾個月的時間才能再次重新返回發射臺。但馬斯克表示,Block 5就是為“易於重複使用而設計的”,發射週期只需幾周的間隔。

為了實現這個目標,SpaceX的工程師們在容納引擎的關鍵結構上使用螺栓連接,這個關鍵結構被稱為環形排列(Octaweb),沒有就地焊接方法,這有助於更快的檢查和翻新工作。而且,最重要的著陸腿將會收縮,所以它們不需要在運送回機庫時被移除。

NASA/美國國防部將更熱衷於與SpaceX合作。美國宇航局要求獵鷹9號Block 5火箭首先實現7次成功發射,之後才允許其宇航員搭載SpaceX的火箭和龍飛船前往國際空間站,這是SpaceX在年底前就想嘗試的事情。

獵鷹9號——世界首款可回收式運載火箭

中國長征系列運載火箭

國內目前在火箭回收技術方面也已經著手進行了,並取得些許突破,不過目前來看,還無法與馬斯克的獵鷹9號相比。

獵鷹9號——世界首款可回收式運載火箭

RLV-T5火箭在青海進行發射和回收試驗

中國民營企業翎客航天公司新一代的RLV-T6可重複火箭約15米高,直徑約為1.2米,起飛重量8.5噸,大概是500萬一次的發射報價。最新的成果是今年8月10日在青海進行的第五代產品的發射和回收試驗,最高飛到了300米的高度,回收精度是7釐米,從回收精度、飛行高度以及火箭噸位等指標來說都算是國內的最高紀錄,但是和獵鷹9號相比差距非常明顯。革命尚未成功,同志仍需努力!


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