SpaceX|深度:SpaceX当年成功发射并回收火箭颠覆航天业,马斯克如何做到( 二 )


SpaceX|深度:SpaceX当年成功发射并回收火箭颠覆航天业,马斯克如何做到
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梅林1D发动机
你别说 , SpaceX的迭代速度是真的厉害 , 当年梅林发动机是一个稀松平常的弱鸡 , 推力也就30多吨 。 现在经过一次次升级 , 不但推重比空前绝后 , 达到了190 , 比冲已经接近分级燃烧的发动机 , 推力居然上升了将近3倍 , 达到86吨 。 全世界哪个火箭发动机也没有这种脱胎换骨一般的变化 。
猎鹰9号全推力版本还有一些其他改进 , 比如安装了回收用的支撑腿 , 也为载人龙飞船留下了接口 。 当时美国已经没有了载人航天能力 , 要去国际空间站必须搭人家俄罗斯的联盟号 , 别提多不爽了 。 NASA给SpaceX开出的要求是等到货运版龙飞船稳定下来了 , 性能良好 , 那就可以升级成载人的版本 。 NASA还是比较稳妥的 , 不像马斯克那么激进 。
到了2015年的年底 , 新的实验机会来了 , 首先这次发射的载荷质量比较小 , 一共是11颗立方星 , 总重量只有1.9吨重 。 对于全推力版猎鹰火箭来讲 , 这点载荷真的不算什么 。 那么也就是说 , 可以留出不少燃料搞回收试验 。 马斯克和工程师们算计了一下 , 燃料足够一级火箭倒飞回发射场 , 就不要在大西洋里的平板大船上着陆了 , 这下可以避免很多不必要的麻烦 。 比如海上的大风 , 船只的晃动 。
当然 , 工程师们很仔细地检查了所有的环节 , 特别是一二级之间的分离机构 。 过去 , 火箭的分离喜欢用爆炸螺栓 。 但是猎鹰9号的一级火箭是要重复使用的 , 不能一炸了事 , 要采用能够重复锁闭的装置 。 燃料也要重新调整配比 。
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猎鹰9号flight20发射/回收的长曝拼接照片
这次发射经过多次延期 , 一直拖到了12月21号 , 晚上8点半 。 火箭发射其实是非常快的 , 几分钟以后 , 火箭的一级就和二级分离了 , 上面该干什么干什么去 。 火箭的第一级开始返回试验 。 这一次是返回发射场 , 所以空中要兜个圈子 , 掉头180度 。
马斯克的粉丝多啊 , 卡纳维拉尔角附近到处都聚集着观看火箭发射的人群 。 估计能有10万人吧 , 在网上看直播的人更是难以计数 。 大家眼睁睁地看着这个火箭划出半个抛物线 , 然后一扭头原路返回 。 一级火箭顺利地逆风点火 , 开发动机反推 , 到了靠近地面的地方 , 支撑腿完全伸开 , 火箭缓缓的落在了着陆场上 , 稳稳的站住 。 大家爆发出海啸一般的欢呼声 。 SpaceX终于创造了历史 , 人类第一次在实际发射过程中 , 垂直回收的一级火箭获得成功 。
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猎鹰9号第一次陆上回收成功
不过呢 , 从实验角度来讲 , 还有大量的数据要去分析 。 最后大家得出一个结论 , 如果要让火箭的第一级倒飞回到发射场 , 要预留15.3~17.1%的燃料 , 运力损失在53~57%之间 。 如果是不回头 , 走抛物线落在海上的平板大船上 , 那么只要预留7%的燃料 , 运载能力损失29% , 相对来讲 , 还是可以接受的 。
所以 , 还是在海上回收更划算 。 在平板大船上回收成功是必修课 。 2016年的1月份 , 要从加州范登堡发射Jason-3海洋观察卫星 , 马斯克还剩下最后一颗猎鹰9号1.1基础版 , 就用这颗火箭发射吧 。 这一次火箭是在海上回收 , 平板大船又出动了 。 这一次火箭倒是准确的落到了船上 , 但是4条着陆支撑腿有1条没锁定 , 火箭最后还是摔倒了 , 最后导致了爆炸 。 就差这最后一哆嗦了 , 还是没站住 。
没关系 , 后面还有一次发射任务 , 还可以做实验 。 这一次要发射的是一个同步卫星 , 代号SES-9 , 足有5吨重 , 需要打进同步转移轨道 。 这是当时SpaceX接到的最重的一颗卫星 。
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SES-9卫星就在整流罩里
正因为这颗卫星很大很重 , 所以 , 接近了猎鹰9号的极限 。 要预留下火箭回收的燃料 , 必然是捉襟见肘 。 为了多装一点燃料 , 不得不拿出压箱底的招数 , 那就深冷加注技术 , 也就是把液氧的温度再降低一点 , 降到沸点以下几十度 。 热胀冷缩 , 过冷的液氧体积缩小 , 原来的那个燃料罐可以多装一点 。 蚊子腿也是肉 , 能多装一点就多装一点吧 。
但是 , 好事多磨 , 原本计划2月末发射 , 结果因为各种原因一再推迟 。 特别是2月28号 , 本来都要发射了 。 结果有艘船误闯了降落区 , 不得不延期35分钟发射 , 煤油倒是无所谓 , 液氧被冷冻到零下200度 , 在发射台上傻站着 , 迟迟不发射 , 温度升高了是要产生气泡的 , 结果发动机果然推力不足 , 故障检测系统及时自动停止了发射 。