人类航天史上首艘“二手”货运飞船今晨发射升空,SpaceX距离“完全复用”再进一步(内含发射全程视频)
北京时间6月4日清晨5点07分,美国太空探索技术公司(SpaceX)利用旗下猎鹰9火箭成功将同为该公司研发的“龙”飞船发射升空,该艘龙飞船将执行第11次国际空间站货运任务(编号CRS-11)。好的,今天的航天新闻到此结束,欢迎各位的阅读!
这特么就完了?你是在耍我么!
事实上,如果这次发射一切如常的话,可能报道真就只需要这么两行,随着SpaceX逐渐进入“骇人听闻”的高密度发射期(一个月内三次发射),龙飞船的发射和猎鹰9的回收显然已然无法提起公众的兴趣了。
然而,这又是一次不平凡的发射!
因为在猎鹰9火箭的回收再利用之后
SpaceX并没有满足于二手火箭的再次升空
他们又把一艘二手飞船再次送上了太空
而且还是一艘被海水浸泡过的飞船
这是人类航天史上首次重复使用一艘轨道级飞船
这又是一件前人从未做过的事情
本来发射视频应该贴在此的,但因为众所周知的原因,最近上传视频审核相当严格,所以审核迟迟通不过,我们只能转为上传B站,想看发射回放的请翻到文末点击查看原文,从第10分钟开始观看,感谢UP主“就可惜了”上传
本次任务发射的龙飞船曾于2014年9月发射升空(执行CRS-4任务),与国际空间站对接并在太空停留34天后返回地球,降落在太平洋。
当年执行CRS-4任务时的这艘龙飞船(来源:SpaceX官网)
这将是航天史上首次实现货运飞船加压舱复用!非加压舱(也叫做Trunk)则是新的,因为它在每次任务结束后再入大气层烧毁。
龙飞船组成部分,下面的非加压舱就是Trunk,在龙飞船再入大气层前就会与飞船分离并烧毁,上部则返回地球,溅落海面(来源:SpaceX官网)
这是溅落海面后等待回收的龙飞船,今天升空的这艘飞船就是从这个状态翻修而来的(来源:SpaceX官网)
本次发射的龙将于6月5日与空间站交会对接,最后将于7月3日返回地球,这是SpaceX公司今年第二次飞往空间站的货运补给任务,也将是猎鹰9号今年的第7次发射。SpaceX今年前6次发射任务中,有5次从肯尼迪航天中心的LC-39A发射台发射,1次从范登堡空军基地发射,去年9月1日发射的事故导致另一个发射台(LC-40)被毁,目前正在进行修复,预计几个月之后即可重新投入使用,今年晚些时候LC-39A将暂停使用并开始彻底升级改造,以便重型猎鹰火箭可以在此发射,预计年底前将首飞。当然如果你关心重型猎鹰火箭的首飞时间,建议你看看下面视频。
https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=u0500tldswg&width=500&height=375&auto=0
福利视频,由群友兼任B站主播Yueyuxuelian同志倾情制作,欢迎收看
本次发射将是LC-39A发射台自土星5号登月火箭首飞以来的第100任务,非常值得纪念,此前的发射包括11次阿波罗任务(包括阿波罗11首次登月任务),1973年发射的天空实验室,82架航天飞机(包括航天飞机首飞)和5次SpaceX发射。有关这座发射台的传奇故事,有兴趣的话详见往期文章:从人类登月的发射台起飞——聊聊“复活发射”之外的故事;从人类登月的发射台起飞——聊聊“复活发射”之外的故事
虽然土星五号成就了LC-39A的传奇,但是同一发射台的航天飞机则是开创了复用的先河(图片来源网络)
“传奇”和“传奇”,摄于华盛顿史密森尼学会的乌德瓦·哈兹中心(Udvar-Hazy Center)
说起复用,这才是今天的正题。“航天飞机”作为复用领域的反面教材,无论是在航天飞机之前还是之后,人类航天史上众多的货运和载人飞船,尤其是老而弥坚的进步和联盟系列飞船,都从没有尝试过重复使用。
货运飞船也好,载人飞船也罢,在此次发射之前人类都没有实际尝试过重复使用(来源:SFN)
之所以SpaceX“冒天下之大不韪”的再次吃螃蟹,将被海水浸泡过的飞船重新翻修使用,其实是有以下三个原因。
省钱(别惊讶,就这么直白)
腾出人手和精力集中研发载人龙飞船(Crew Dragon)
马斯克本人的执念
说起省钱,相对于从头全新制造一艘货运龙飞船而言,重复使用龙飞船,可以大幅度减少生产线的制造压力。想象一下相对于重新制造一辆汽车,翻修一辆泡过水的汽车能省下多少事情。复用飞船节省了大量人工和物料,虽然复用更换了部分被海水浸泡过的零件,但SpaceX飞行可靠性副总裁Hans Koenigsmann(下面简称Hans,熟悉SpaceX的人都认识这位笑容爽朗的大叔)表示这艘飞船绝大部分的零件都是“原装的”。
SpaceX飞行可靠性副总裁Hans Koenigsmann(来源:NASA官网)
众所周知的是,由于飞船发射和返回过程中,需要经受恶劣的震动、空间的辐射、再入的高温灼烧、还有海水的浸泡等,很可能在复用中导致设备和零件因疲劳等原因失效。因此航天界之前对飞船的复用一直都相当谨慎,即使有公司有类似计划,最终也都搁浅或者尚在开发中。但是Hans表示SpaceX的工程师比对了2014年这艘龙飞船首次飞行中经历的结构载荷记录和组件在最初设计时留下的设计裕量,认为各个零部件仍具有足够的寿命和可靠性。
这就是此次复用龙飞船的主体部分(非本次任务,来源:SpaceX官网)
根据Hans的解释,SpaceX技术人员在翻修中更换了几种被海水浸泡的零件,如电池和飞船的隔热大底。但他表示,船体,推进器,推进剂储箱、线路系统(harnessing)和一些导航电子设备都是原装的。
从SpaceX的表态来看,此次龙飞船的复用比例相当高,尤其令笔者意外的是飞船的Draco发动机在经过海水浸泡后竟然能够再次使用
Draco是一种采用有毒燃料组合的推力400N的姿态控制发动机,每一个龙飞船上都装有18个Draco发动机,图中正在喷射的就是,这个位置在落海后基本都要泡海水
此外,NASA的项目负责人Kirk Shireman在接受采访时并未透露此次任务价格相对于以往全新飞船是否有所下降(因为合同签订时并未约束采用全新飞船,所以理论上可以认为报价不变),而是表示“该协议是政府与商业发射承包商之间正常往来的一部分,一方与另一方妥协”。这样一来SpaceX公司就可能攫取了更多的利润;或者也可能SpaceX像复用火箭一样给NASA“妥协”了一个不可描述的折扣,那么如此一来,纳税人的钱也就得到了“拯救”。不过Shireman表示NASA在龙飞船的翻修过程中与SpaceX保持了紧密合作,两家对于此次复用都有信心,当然复用最终成功与否还要等龙飞船下个月返回后才能下定论。更有意思的是,Shireman表示如果未来复用火箭也能提供足够的安全记录的话,NASA也可以考虑采用重复使用的火箭。这样一来,未来二手火箭+二手飞船的组合将不再是梦想。
NASA显然对2015年CRS-7任务中的凌空一炸仍然心有余悸
除了节省经费之外,SpaceX作为史上首个向国际空间站输送货物的私人航天公司,自2012年以来已经11次向空间站发射货运飞船。NASA与SpaceX曾签订过CRS1与CRS2两个阶段的货运飞船发射合同(CRS,Commercial Resupply Services),包括在2024年前向空间站发射至少26艘货运飞船,这是美国现役货运飞船发射合同中次数最多的一家,也是发射频率最高的一家。虽然与俄罗斯的进步系列飞船在总发射数上难以匹敌,但是近几年来看,龙飞船“快递”已经成为了国际空间站快递小哥中的“半壁江山”,与功勋卓著的进步飞船平分秋色。
当然,给国际空间站送货显然不能满足老马的胃口,送人才是王道
但责任不止于此,NASA还与SpaceX还签署了另外一份合同,用于开发一种低成本、可载人载货通用、可复用的新式龙飞船。用来替代已经退役6年的航天飞机,摆脱俄罗斯联盟飞船近乎“讹诈”的高昂船票,该项目名为商业载人航天计划(Commercial Crew Program)。
也就是说,SpaceX作为一家仅有5000人的私营航天公司,公司未来同时维持两条飞船生产线太过艰难,为了腾出精力研发关键的载人龙飞船,SpaceX只能精简掉货运龙的生产,而改用复用的方式。
https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=r0356ootr4k&width=500&height=375&auto=0
想了解载人龙研发进度的可以看这里,视频由牧夫天文论坛集锦而成,未来远期载人龙将采用陆地着陆的方式而非落海,这将使飞船的复用水平再创新高
看!就是这家位于“火箭路”(Rocket Road)的“小公司”,搅得世界航天界鸡犬不宁(图片截取自《南方公园》)
或许你认为5000人已经不算小公司了,但你要知道,SpaceX下面有着一款以两周一发速度发射的现役运载火箭(猎鹰9);一款有可能摘取现役运载火箭运力之王桂冠的新型火箭(重型猎鹰);2款现役液体火箭发动机(Draco和Merlin);2款在研液体火箭发动机(Super Draco和Raptor);2座现役发射台(SLC-4E和LC-39A);2座在建发射台(LC-40和德州新发射场);1款现役货运飞船(货运龙);1款在研的载人和货运通用飞船(载人龙和货运型通用);还有4500颗卫星组成的全球卫星互联网正在研发;当然还有殖民火星使用的ITS系统(行星际运输系统,Interplanetary Transport System)正在设计迭代中。这样一看,你觉得SpaceX精简一条货运龙生产线是不是合情合理啊?
船箭分离画面,清晰可见非加压舱中的相关载荷
此次龙飞船携带了合同规定的满载货物,其中包括为国际空间站准备的近6000磅的物资和设备。SpaceX公司曾经宣称后续CRS-1合同下的所有货运龙飞船均将采用复用(翻修)飞船。但是最近改口称后续还有一艘全新飞船(任务预计于8月升空)。龙飞船的有效载荷清单包括NASA的一个实验,研究快速旋转的中子星坍缩的超新星爆炸留下的超高密度恒星残骸。其他实验包括啮齿类动物,科学家们将用于帮助研究骨丢失和骨质疏松症的治疗方法,还有一种新的太阳能阵列,可以用于未来的卫星,也可用于对地观测摄像平台。此外还有北京理工大学的一项实验载荷,同时也是国际空间站上的首次中国实验。
火箭一级工作完成之后照例返场着陆回收成功
龙飞船将一直停靠在国际空间站,直到大约7月3日,它将带着研究项目返回地球,并将在远离加利福尼亚海岸的太平洋溅落。
如果发射顺利,6月中旬将进行第二次复用发射,卫星为保加利亚的一颗通信卫星(我们后续再另行介绍),再下次任务将是位于范登堡的二代铱星发射任务,移动卫星服务提供商铱星官方近日宣布,由于在范登堡空军基地的新射程,第二次铱星发射任务将提前四天,原计划6月29日发射,现在定于北京时间6月26日凌晨1时24分59秒,SpaceX将执行8次铱星发射任务,其中7次是一箭10星,另外一次是5颗铱星和一个NASA-德国的科学卫星,本次第二次一箭10星有一个“瞬时发射窗口”,意味着必须实现时间上的精确发射。
此外,10颗铱星已经进场,正在准备发射前的准备工作,今年2月SpaceX将第二次铱星任务从4月推迟到6月,原因是去年的发射台爆炸事件,直到今年1月首批二代铱星才实现发射,在猎鹰9爆炸之前铱星希望在今年年底实现全系统组网运行,现在目标改为明年年中,二代铱星由75颗卫星组成,其中66颗构成星座的核心,9颗处于待命状态,法国公司正于轨道ATK工厂制造81颗铱星。根据4月的一次电话会议,铱星正将一代铱星中正常运行的卫星保持在比二代铱星轨道略低的轨道,直到二代星组网完成,之后所有一代铱星将逐渐离轨。
总之,我不得不说,无论有多少人等着SpaceX继续炸飞船、炸火箭好看笑话,复用这条路都将越走越宽。无论有多少人认为复用火箭和飞船不靠谱,但终究会有人耐不住“折扣”二字的诱惑,拜倒在“复用火箭”的着陆腿之下。毕竟,只有不惧风险,勇敢尝试的人才有资格征服太空,而等着看笑话的人永远只能等着看笑话。
(本文由网站编辑Satellite译自外媒,大灰狼配图并添油加醋,重型猎鹰视频由SpaceX小组B站UP主Yueyuxuelian制作)
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