“全民宇宙游”即将真实上演!

 

别拿SpaceX和BiueOrigin比,人家是特殊的。...







当地时间4月8日,美国太空探索技术公司SpaceX的“猎鹰9号”运载火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空,9分钟后,火箭精准降落在大西洋上的一条遥控船上。在经历了4年的反复尝试与失败后,SpaceX终于首次成功实现海上回收火箭!那在这4年的时间里,SpaceX经历了什么?








▲猎鹰9发射瞬间



▲火箭升空远景
点击观看火箭降落全过程


▲1月17日,火箭虽已成功降落,却因其中一支架未能锁定而导致箭体最终倾倒,爆炸而毁。

此次,猎鹰9是的发射任务是负责将“天龙号”(Dragon)宇宙飞船运送到国际空间站,向其补给近7000磅的物资。而在此之前,SpaceX已经进行了4次海上回收尝试,均已失败告终。对于SpaceX而言,为何在掌握地面平台回收技术之后,还对海上回收情有独钟呢?
海上回收的魅力
首先是许可问题。相比海上着陆,陆上着陆需要考虑更多地面周边因素,尤其是着陆失败可能给着陆区域造成的损害。以1月17日的回收尝试为例,SpaceX曾向美国联邦航空管理局(FAA)申请陆上着陆,但火箭着陆前需要飞越一片濒危野生动物保护区,着陆失败可能危及野生动物安全,因此SpaceX没能在此次发射前获得地面着陆的批准。

其次是成本问题。火箭的发射及回收路径在自然状态下呈抛物线,但如选择陆上着陆方式,则火箭在降落时都一定程度需要改变飞行轨迹,增加飞行时长和燃油损耗。如果选择海上着陆方式,那么可以不用改变火箭原有的飞行降落轨迹,而是由海上平台配合着陆地点,从而减少火箭飞行距离,节省燃油。



▲SpaceX的大西洋海上回收平台Of Course I Still Love You

最后则是出于技术多样性的考量。以目前SpaceX的发射成果来说,其陆上着陆技术已经取得成功,若能再完成降落精度要求更高的海上回收,那么未来在提供商业服务时,SpaceX就会比美国蓝色起源公司(Blue Origin),及其他潜在的竞争对手多一种选择。



▲SpaceX的太平洋海上回收平台Just Read the Instructions
别拿SpaceX去比较,人家特殊着呢
尽管SpaceX已打破历史记录,可它的成功率仍然比Blue Origin低太多。那么,Blue Origin这家由亚马逊创始人杰夫•贝索斯(Jeff Bezos)执掌的商业太空公司,当真比特斯拉CEO埃隆•马斯克(Elon Mask)的SpaceX更胜一筹吗?



并非如此。虽然Blue Origin率先完成了火箭回收,以及复用火箭的发射和回收,但其实除了“火箭”和“可回收”这两点外,两家公司的技术和研究方向都不相同。
1.火箭本身的大小不同
“猎鹰9号”火箭高135英尺(约41米),而New Shepard差不多高70英尺(约21米),两者“身高”相差近一倍。



2.发射速度、推进力不同
“猎鹰9号”的发射速度为5.5~7.5马赫(约1.87~2.55千米/秒),而New Shepard为3马赫(约1千米/秒)。发射时,“猎鹰9号”产生的推进力大于150万磅(约680吨),New Shepard的推进力则小于10万磅(约45吨)。



3.飞行距离、发射目的不同
“猎鹰9号”为太空商用火箭,需要携带卫星至太空,或是将货物运输到轨道空间或更远的地方。作为一个二级火箭,其一级火箭分离高度就接近100千米,随后一级火箭仍将继续飞行到约200千米的高度才返回地面。



New Shepard火箭则是为了携带游客仓至亚轨道空间,让他们在那里体验4分钟的失重,然后再返回到地面。由于它是一级火箭,无需像“猎鹰9号”那样实行分离,其最终飞行高度仅100千米,飞行速度也更低。因此,New Shepard的发射及回收难度相对来说要略低于“猎鹰9号”。

最终目的是“全民游宇宙”
但归根到底,SpaceX和Blue Origin都是为了能一改此前太空行业基本由NASA、欧洲宇航局等官方支持的航天机构全权掌控的局面,让更多火箭上天,让民间太空游更快实现。而让这一切成为可能的关键,就是航天成本的降低。

Blue Origin想要实现的是太空边缘旅行,其目前采用的是“一级火箭携带乘客舱”的组合,火箭与乘客舱在卡门线(100千米高度,为国际航空联合会定义的大气层和太空的界线)附近分离,然后分别降落。1月22日的Blue Origin回收尝试中,乘客舱也利用三枚降落伞与反冲发动机软着陆成功。未来,这一乘客舱将可以搭载6人进行太空之旅。





SpaceX同样也在测试新型载人飞船Crew Dragon,该飞船将可搭载7人,并通过推进器控制进行精准着陆,取代传统的降落伞及海上回收方式。1月25日,SpaceX公布了其2015年11月进行的Crew Dragon悬停测试,画面显示飞船在SuperDraco推进器的助力下稳定于空中。

Crew Dragon飞船和SuperDraco推进器的设计初衷,就是希望能让载人飞行器的着陆变得可操控且更为精准。这种借助推进器的减速方式较之传统的降落伞更为稳定,而在一些没有海洋可以提供飞船减速着陆的星球,SuperDraco推进器的作用就更为重要。



当然,Crew Dragon飞船项目目前主要是为了履行和NASA“商业载人发展”项目的合同,要在2017年将宇航员送往国际空间站(ISS)。不过,根据埃隆•马斯克曾经发出的“火星游50万美元”的豪言壮语来看,SpaceX的飞船研究最终仍将用于商业价值。




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