猎鹰9号——世界首款可回收式运载火箭

猎鹰9号——世界首款可回收式运载火箭

美国猎鹰火箭发射

猎鹰9号(Falcon 9)火箭是美国SpaceX公司研制的可回收式中型运载火箭。

成功发射业绩

猎鹰9号于2010年6月4日完成首次发射,于2015年12月21日完成首次回收。

2018年2月22日,太空探索技术公司SpaceX在加州范登堡空军基地(Vandenberg Air Force Base)成功地发射了一枚“猎鹰9号”火箭,将其两颗互联网实验卫星Microsat 2a和2b送入轨道。

2018年3月6日,“猎鹰9号”运载火箭把一颗西班牙通信卫星成功送入轨道,这是第50次发射任务。

2019年11月11日,美国猎鹰9号火箭发射升空,此次发射创下猎鹰9号火箭的载重纪录(15.6吨)。将60颗“星链” (Starlink)卫星送入轨道。

发射成本更低

可重复使用的助推器能够更频繁的发射,这可以大幅减轻为另一次发射任务准备的整体工作,从而为SpaceX节省大量开支。

目前,SpaceX对每次猎鹰9号发射任务的收费约为6200万美元,其中助推器占了总成本的70%,这意味着每次重复使用可以节省数千万美元。SpaceX还计划回收600万美元的火箭整流罩,利用降落伞将它们送回地球。

马斯克甚至提出“派对气球”的解决方案来回收第二级火箭,它的成本也高达数百万美元。这些方法都能帮助SpaceX大幅降低成本,增加收入。这些节省的成本也可返还给那些愿意使用二手助推器的客户,尽管SpaceX还没有公布它可能提供多少折扣的细节。

更强大的推力

对于任何火箭来说,评判其是否强大的一个关键指标就是发射力(或称推力),特别是火箭的最大部分,也称为第一级或助推器。

2010年6月份,SpaceX制造的首枚猎鹰9号火箭接近55米高,其助推器的9个引擎可以产生近5000千牛顿的推力,大致相当于2.75头成年蓝鲸跃起的力量。

大约10年后,猎鹰9号“全推力”版出现在SpaceX机库中。这枚火箭有70米高,能够产生超过7500千牛顿的助推推力。

然而,随着引擎升级到Merlin 1D,Block 5的推力更加强大。马斯克在2017年3月猎鹰9号发射后表示:“Block 5最重要的部分就是发动机的全推力,将比目前的火箭提升大约10%左右。”

更重的有效载荷

猎鹰9号——世界首款可回收式运载火箭

:猎鹰9号火箭的整流罩正在美国宇航局(NASA)格伦研究中心进行测试

推力的增加可能有助于提高一个重要的指标,即有效载荷质量。最初的猎鹰9号火箭可以发送10433千克有效载荷进入低地轨道(距离地球约400公里)。而新版火箭的有效载荷质量可能会超过22680千克,几乎增加1倍,不过助推器可能会毁掉。

但是,回收助推器是马斯克大幅降低进入太空成本的关键,因为每个助推器约占猎鹰9号火箭总成本的70%。Block 5更强大的推力(以及其他改进)将帮助助推器获得更大的有效载荷质量,同时为回收助推器提供更多燃料,从而提高回收的成功率。

发射周期更短

在猎鹰9号助推器着陆后,它需要几个月的时间才能再次重新返回发射台。但马斯克表示,Block 5就是为“易于重复使用而设计的”,发射周期只需几周的间隔。

为了实现这个目标,SpaceX的工程师们在容纳引擎的关键结构上使用螺栓连接,这个关键结构被称为环形排列(Octaweb),没有就地焊接方法,这有助于更快的检查和翻新工作。而且,最重要的着陆腿将会收缩,所以它们不需要在运送回机库时被移除。

NASA/美国国防部将更热衷于与SpaceX合作。美国宇航局要求猎鹰9号Block 5火箭首先实现7次成功发射,之后才允许其宇航员搭载SpaceX的火箭和龙飞船前往国际空间站,这是SpaceX在年底前就想尝试的事情。

猎鹰9号——世界首款可回收式运载火箭

中国长征系列运载火箭

国内目前在火箭回收技术方面也已经着手进行了,并取得些许突破,不过目前来看,还无法与马斯克的猎鹰9号相比。

猎鹰9号——世界首款可回收式运载火箭

RLV-T5火箭在青海进行发射和回收试验

中国民营企业翎客航天公司新一代的RLV-T6可重复火箭约15米高,直径约为1.2米,起飞重量8.5吨,大概是500万一次的发射报价。最新的成果是今年8月10日在青海进行的第五代产品的发射和回收试验,最高飞到了300米的高度,回收精度是7厘米,从回收精度、飞行高度以及火箭吨位等指标来说都算是国内的最高纪录,但是和猎鹰9号相比差距非常明显。革命尚未成功,同志仍需努力!


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