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SpaceX自带突破感:第46次回收火箭,飞龙在天第三飞,上面级挑战超长飞行时间

三体引力波 三体引力波 2021-10-01

受前一天高空强风影响推迟1天后,今天终于飞龙在天——第19趟货运龙飞船一飞冲天,带上仰视者的好奇心。

这是2019年倒数第三艘飞往国际空间站的宇宙飞船。


有人甚至认为,这比两周之后(12月19日)既定发射的波音星际飞船首次试飞还有看头儿,毕竟SpaceX每次发射都是自带突破性的,而波音飞船不过是在步载人龙飞船DM-1的后尘。

发射速览

发射时间:美国东部时间12月5日中午12:29,北京时间12月6日凌晨1:29。这是个瞬时发射窗口,8日龙飞船必须与国际空间站实现精准对接。

发射地点:佛州卡纳维拉尔角空军基地40号发射位,这是货运龙飞船的发射主场,也是最近SpaceX连续第4次使用该发射位。

运载火箭:一枚崭新猎鹰9号B5火箭(芯级编号B1059.1)。

发射任务:SpaceX为NASA提供第19趟货运补给任务(CRS-19),即第19批太空快递包裹送至国际空间站。

运载飞船:货运龙飞船(编号C106),一船第三飞,即同一艘飞船第三次使用。

主要看点:

①SpaceX第46次成功回收火箭,大西洋海上平台第21次成功回收;

②为什么采用全新火箭?为什么选择海上回收,而不是陆地回收?

③SpaceX第8次重复使用货运龙飞船,更是第二艘龙飞船第三次使用;

④快递2.56吨包裹:一批巨鼠、一批麦粒、一套高光谱成像仪、一组锂电池、一个机器人工具平台、一批立方体卫星……

第46次成功回收火箭
大西洋海上平台第21次成功回收

SpaceX拿手绝活,再度上演。

当火箭升空约8分钟,从天而降的一级火箭稳稳着陆在海上平台上,纯熟技术,没有悬念。

想想看:这枚箭高40米、重达约28吨的一级火箭,从亚轨道飞回地球,从5倍客机巡航速度降到客机巡航速度,再从高铁速度降至成人快走速度,这样一个圆柱体大家伙从天而降,最终稳稳降落在只有美式足球场大小(比标准足球场小一号)的无人海上平台上——这种难度相当于让一支铅笔飞过帝国大厦头顶之后,再精准垂直落到只有鞋盒大小的着陆点,而且全程都是在全自动模式下完成的……想想多么不容易!

这一幕,成为SpaceX第46次成功演绎火箭回收、大西洋海上平台OCISLY(当然我还爱着你)第21次喜迎回收火箭。这再一次不厌其烦地证明:在火箭回收与复用领域,SpaceX遥遥领先。

顺便提一下,有业内人士统计为「这是大西洋海上平台OCISLY第20次成功回收火箭」。之所以我们之间数据有出入,原因在于2019年4月11日发射第二枚重鹰火箭之际,芯级编号为B1055.1的核心级火箭成功着陆于OCISLY,却在返航途中遭遇强风而损坏——这枚火箭是否计入成功回收火箭之列?以我之见,应该计入。理由:我们是在统计海上平台OCISLY(当然我还爱着你)成功回收的火箭次数,不是统计回收可以复用的火箭次数。

疑问还没有完……


为什么选择海上回收,而不是陆地回收?

跟以往典型的陆地回收不同,这次发射货运龙飞船的一级火箭选择海上平台回收。这是为何?

要知道,主推发射质量相对较低的货运龙飞船(9吨)插入低轨道(大约200×390公里),对于猎鹰9号B5一级火箭来说,轻松加平常。按理说还应该剩余相当多的推进剂存量,足够返回陆地着陆场或者临近海岸线的海上平台,在此之前就曾这样操作过多次(最近一次就在2019年7月25日CRS-18)。

然而,这次却让海上平台跑到距离海岸线(佛州东北部港口城市杰克逊维尔)345公里之遥的大西洋,去迎接一级火箭。的确有些不同寻常,貌似另有隐情。

就在发射前夕的新闻发布会上,SpaceX官方终于做出了解释。

简单来说,之所以让一级火箭消耗更多推进剂飞得更猛更远些,这是需要为上面级(太空巴士)留出更多推进剂,以便在部署完成龙飞船之后,让上面级梅林真空发动机能够执行长达6小时的轨道飞行(SpaceX称之为热测试)。

要知道,对于由低温液态推进剂提供动力的上面级来说,要想在轨道上保持几个小时全推进,仍然是现代火箭技术面临的最大挑战之一。

在此之前,SpaceX有过两次挑战:2018年2月7日重鹰首飞时,上面级飞行5个多小时,使得特斯拉跑车进入地球火星转移轨道;2019年6月25日重鹰第三飞,上面级飞行3.5小时,跨越三个轨道部署24颗卫星,实现SpaceX最难部署任务。

这次任务上面级飞行6小时,很显然SpaceX是在向最大挑战发出挑战。

至于为何发出这次挑战?

SpaceX官方说法很是轻描淡写:「这次测试是为了满足其他客户需求。」进一步深挖下去,所谓其他客户需求,其实是指美国空军对上面级能够长时间太空飞行一直属于刚性需求,这是战术性部署,因为一些绝密间谍卫星需要直接进入地球同步轨道。


为什么动用一枚全新火箭?

有心人已经注意到,这次任务采用了一枚崭新猎鹰9号B5火箭(芯级编号B1059.1),多少有些不寻常。

要知道,上一次发射货运龙飞船(CRS-18)使用的就是复用火箭(芯级编号B1056.2),SpaceX现成库存的复用火箭有一批,今年12次发射已有8次采用复用火箭,而且自从2017年12月15日首次复用火箭发射货运龙飞船(CRS-13)以来,现已总计使用过4次复用火箭,甚至复用火箭+复用飞船也都发射过4次(CRS-13、CRS-14、CRS-15、CRS-18)……

为何这次非得动用全新火箭呢?

SpaceX考量的不是技术操作层面,而是与NASA的沟通关系。此时此刻,发包承包双方正值关键节点:商业补给服务(CRS)第一阶段即将收官,从2012年10月~2020年3月共计20次(CRS-1至CRS-20),这次任务属于倒数第二次,明年3月还有最后一次。

要知道,SpaceX在CRS第一阶段合同总计赢得30.4亿美元,平均每次任务1.521亿美元。CRS第二阶段每次任务报价,很可能也不会低于1.3亿美元。

这次任务采用全新运载火箭,可以说SpaceX为了开启商业补给服务第二阶段(6次,CRS-21至CRS-26)提前奏响一首简洁优美的序曲。不妨理解为这是在向第一大金主NASA示好。几乎可以肯定的是,接下来无论是发射货运飞船CRS-20,还是载人飞船USCV-1,SpaceX都会采用崭新的猎鹰9号火箭。


第8次复用龙飞船
第二艘货运龙第三飞

这次使用的货运龙飞船堪称劳苦功高的老劳模,这艘飞船三次发射,穿行于天地间。飞船编号C106,太空履历非同一般:2014年、2017年、2019年先后执行CRS-4、CRS-11、CRS-19三次太空快运。更具标志性意义的是,它还是全球第一艘重复使用的货运飞船,2017年6月3日执行CRS-11任务创造的。

当然,它并不是唯一一艘第三飞的货运龙,而是第二艘。

第一艘第三飞的复用龙飞船编号C108,即2019年7月24日发射CRS-18的货运龙飞船。

自从2017年首次复用龙飞船算起,这次任务还是SpaceX第8次重复使用龙飞船——

龙飞船C106三次使用(CRS-19、CRS-11、CRS-4)

龙飞船C108三次使用(CRS-18、CRS-13、CRS-6)

龙飞船C113两次使用(CRS-17、CRS-12)

龙飞船C112两次使用(CRS-16、CRS-10)

龙飞船C111两次使用(CRS-15、CRS-9)

龙飞船C110两次使用(CRS-14、CRS-8)

顺带说一下,货运龙飞船还是目前全球唯一可复用的货运飞船。复用技术遥遥领先,远远超越同行。


快递2.56吨包裹,奇货可多

这次太空快运发射质量约9吨:5吨龙飞船+1.3吨推进剂+2.56吨太空包裹。2.56吨太空包裹里面包括:550公斤HSUI(一套日本高光谱成像仪)+370公斤(一组锂电池)+1640公斤(舱内货物)。

除了为6位宇航员提供的生活补给以外,这里面包括一大波奇货:一批巨鼠、一批麦粒、一套高光谱成像仪、一组锂电池、一个机器人工具平台、一批立方体卫星……这次太空快运总计包括38个太空实验项目。

  • 一批“巨鼠”:这是对40只实验老鼠的昵称,其中8只经过基因改造,这些老鼠体内被设计成不能产生一种叫做肌肉生长抑制素的蛋白质,这种蛋白质会阻碍肌肉生长。其余32只老鼠会自然产生这种蛋白质,但被人为注射一种化合物阻止产生。这意味着这批老鼠的肌肉一直不会停止生长,除非人为干预……貌似长成“巨鼠”?

    好戏还在后头,40只实验老鼠将在明年1月初搭乘这艘龙飞船返回地球,科学家将给它们注射肌肉生长抑制素的蛋白质,以便评估这种蛋白质的影响效果。至于这项实验目的,你可能已经想到:一旦掌握这种蛋白质调节技术,不仅会有效对抗宇航员肌肉萎缩、骨质流失等太空后遗症,而且能够造福更多人,有效预防治疗肌肉萎缩症、骨质疏松症。

  • 一批麦粒:在微重力环境下让大麦麦芽发酵,这已是百威啤酒第4次利用国际空间站进行大麦发芽实验了。该计划旨在为未来的太空任务提供更好食物的解决方案。

  • 一套高光谱成像仪:龙飞船外部货舱装载一套日本地球成像仪Hyperspectral Imager Suite(简称HISUI),质量550公斤,具备高光谱灵敏度,成像宽度20公里,分辨率达20米,覆盖波长在0.4~2.5微米的185个光谱波段,配备可见光、近红外、红外线等高光谱成像仪,安装在日本希望号实验舱外,HISUI有助于辨识地球表面不同覆盖物,比如土壤、植被、冰,以便识别资源和管理环境。

  • 一组锂电池:外部货舱还装载一组锂电池,质量370公斤,将安装在国际空间站太阳能阵列桁架上,以取代2018年由日本HTV货船运送到空间站的一组电池,该电池因短路而损坏。

  • 一个机器人工具装载平台:这是一种舱外扩充站,同时存放两种设备,一款泄漏探测器,用于实时监测空间站泄漏状况;另一个是升级后的冷原子实验室(Cold Atom Laboratory),对引力进行精微测量。

  • 一批立方体卫星:三颗立方体卫星,隶属于NASA的ELaNa 28任务,包括用于流体动力学实验的CryoCube卫星、SORTIE卫星、墨西哥大学生建造的AztechSat-1纳米卫星。

后续任务忙不迭
这艘龙飞船飞行两天后,将在北京时间12月8日晚7点左右抵达国际空间站,由加拿大机械臂擒获、对接和谐号舱段。然后人工卸货,驻留。停靠不到1个月后,2020年1月初脱离空间站,重返地球。到时候装载1.6吨货物飞回,包括54项已完成的科学实验项目(别忘了还有40只“巨鼠”)。
这次发射后不到14个小时,俄罗斯第74次进步号货运飞船(MS-13)发射升空,同样飞赴国际空间站,晚于龙飞船CRS-19次日到达对接。
这次任务属于SpaceX今年第12次航天发射,但并不是最后一次发射。

第13发:目前定在12月16日升空,部署一颗覆盖亚太地区的Kacific-1宽带卫星。

第14发:瞄准今年底前发射第二批1.0版星链卫星。同样60颗,同样像11月11日发射首批1.0版那样精彩。

当然,还可能有额外任务:载人版龙飞船发射中止系统测试(发射逃逸系统测试),这会是2020年上半年载人龙飞船首次真人秀(DM-2)

之前最后也是最关键测试。发射时间尚未确定,需要NASA最终敲定。


这次任务刷新数据

SpaceX第46次成功回收火箭

OCISLY(当然我还爱着你)海上平台第21次成功回收

SpaceX第8次重复使用货运龙飞船

第二艘货运龙飞船执行第三次任务(一船三飞)

货运龙飞船第19次ISS商业补给(CRS-19)

货运龙飞船今年第3次ISS商业补给

猎鹰9号火箭总计第76次发射

猎鹰9号火箭今年第10次发射

SpaceX今年第12次发射任务

美国今年第24发

全球今年第88发(🇨🇳29、🇺🇸24、🇷🇺18、🇪🇺8、🇮🇳5、🇯🇵2、🇮🇷2)


本文主要信源:
SpaceX cargo mission combines mighty mice, fires and beer research
SpaceX to begin flights under new cargo resupply contract next year
Mighty Mice Flying on Dragon
CRS-19 Launch Campaign Thread
Commercial Resupply Services
SpaceX’s surprise Falcon 9 drone ship landing explained ahead of Cargo Dragon launch
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