猎鹰重型火箭发射 强运力、低成本是亮点【致富

2019-10-19 01:22 来源:未知

研制历程

第一枚猎鹰1号火箭在2006年3月25日从马歇尔群岛的卡瓦佳林环礁升空。这次发射搭载的是美国空军的FalconSAT-2卫星。燃料的泄漏导致第一级起火,火箭坠毁在附近的一处暗角上。

第二次发射于2007年3月20日在卡瓦佳林环礁进行,这次火箭没能达到预定轨道。下一次发射计划搭载美国海军实验室(NRL)的Tacsat 1卫星,以及一些人类火化后留下的骨灰,这些骨灰是“太空服务(space services)”公司“太空葬礼”计划的有效载荷。随后还有猎鹰5号和9号的诞生。

火箭总体高度21.3米,直径1.7米,重量38555千克,近地轨道有效载荷670千克,太阳同步轨道有效载荷430千克。

北京时间2月7日凌晨4点45分,在两次临时推迟后,美国太空探索公司研制的“重型猎鹰”(Falcon Heavy)发射。不久后,两枚助推器成功回收。5小时后,作为唯一有效载荷的一辆特斯拉红色跑车正式进入地球-火星转移轨道,将在太空中漂浮十亿年。

有效载荷

  • 近地轨道有效载荷670千克,地球静止转移轨道有效载荷8700千克

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  猎鹰1号是由私人出资、SpaceX公司开发的,开发目的是作为一种将商业有效载荷送入近地轨道的低成本方式使用。它的第一级在发射后将用降落伞在水上着陆,然后再回收以备再次使用,而第二级则是一次性使用的。

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可回收技术是SpaceX降低成本的关键。龙乐豪告诉《中国科学报》记者,“这枚火箭三分之二的发动机都是重复使用的,火箭也是在此前‘猎鹰9号’基础上设计升级而成,是‘二手货’。”他认为,可回收技术对降低成本具有现实意义。

参数

  • 长度:21.3米
  • 中心直径:1.7米

它的每次发射只要670万美元 ,可使用最低价格将卫星发射到近地轨道。

在龙乐豪看来,要想获得足够大的初始推力,要么增加单台发动机的推力,要么依靠增加发动机数量。“增加发动机数量也会增加一定风险。”他表示。

型号演变

  • 猎鹰5号和猎鹰9号
    这两款运载火箭将会更大,动力也会更强。它们分别装配5个和9个Merlin发动机。它们将使用和猎鹰1号相同的结构设计、电子设备和发射系统,但他们的第一级和第二级都将是可回收和重复使用的。

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目前,我国也在加紧研制超重型火箭“长征九号”,将实现低轨道运载能力140吨,远超“重型猎鹰”的80吨,预计2030年前后发射。“在可预见的未来中,如果按计划实现,长征9号到时候是世界上运载能力最强的火箭。”龙乐豪说。

  • 名称:猎鹰运载火箭
  • 制造商:SpaceX
  • 发射日期:2006年3月25日
  • 发射地点:加利福尼亚州,范登堡;佛罗里达州,卡纳维拉尔角;马歇尔群岛,卡瓦佳林环礁;阿拉斯加,科迪亚克岛;弗吉尼亚州,沃洛普斯岛

当年12月,SpaceX就拿到了NASA 16亿美元的商业航天发射合同,开启了高速发展之路。

“在我国,不以政府为主导的民营火箭公司,目前还处在初创阶段,距离做到SpaceX的程度尚需时日。”龙乐豪强调,“我国商业火箭亟待国家政策、资金等多方面的扶持。”

使用情况

美国私营企业太空探索技术公司4号成功试射一枚“猎鹰9”号运载火箭,并将“龙”系列飞船的一个模型送至相应轨道。这次试飞是关于商用航天器载货乃至载人性能的一次测试。航空专家认为,它对航天业和太空探索技术公司而言均具有重要意义。

现如今,SpaceX已经是私人航天技术领域的标志性存在,猎鹰9号火箭已经妇孺皆知,但是你还记得它的开端猎鹰1号吗?

可回收技术带来低成本

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2002年6月,SpaceX公司成立。2006年3月25日,猎鹰1号火箭首次尝试发射,但默林引擎着火,任务失败。

“重型猎鹰”火箭由3个助推器组成,每个助推器则配备了9个梅林发动机,总计27个发动机,让这枚火箭每次能够将超过14万磅的有效载荷送入近地轨道。该公司首席执行官马斯克曾表示,让27台发动机同时点火具有很高的难度。

结构特点研制历程使用情况型号演变

2008年9月28日,猎鹰1号火箭首次成功发射,这是第一次私人航天公司研发的液态轨道火箭成功进入地球轨道。

相当于18架波音747客机的推力

结构特点

一级就比“猎鹰1号”大许多,乍看上去几乎一模一样,只不过第二级比第一级稍短。从两者的直径看是12英尺(3.66米)对5.5英尺(1.7米)。横向比较,“猎鹰”9的芯级直径其实也仅比“长征”2/3/4系列的3.35米略大一些。

猎鹰5号和猎鹰9号将会更大,动力也会更强。它们分别装配5个和9个Merlin发动机。它们将使用和猎鹰1号相同的结构设计、电子设备和发射系统,但他们的第一级和第二级都将是可回收和重复使用的。

猎鹰1号总共进行了5次发射,其中成功3次。

在成本上,“重型猎鹰”具有明显优势。和在此之前的最大型运载火箭“德尔塔IV型”相比,有效载荷提升2倍,成本仅其三分之一;和“猎鹰9号”相比,近地轨道运载能力提升2.8倍,报价仅提高45%。

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猎鹰重型火箭发射 强运力、低成本是亮点

猎鹰1号运载火箭是世界上第一个使用私人资金制造液态轨道火箭的计划,可部分重复使用,使用液态氧/煤油作为燃料,两级设计,分别使用一台Merlin魔林发动机、一台Keserel发动机。

美国东部时间1月24日中午,“重型猎鹰”火箭在位于佛罗里达州的美国航天局肯尼迪航天中心39A发射台上点燃了27个发动机,向地面喷出白烟,时间持续约10秒,完成了该火箭发射升空前的重要环节。

近年来,我国商业火箭市场不断升温。我国《航天发展“十三五”规划》已经提出“探索航天发射服务商业化运营,探索建设政府所有、企业运营的商业航天发射场和运控中心,形成常态化、灵活优质的航天发射服务能力”。

2015年12月、2016年4月,“猎鹰九号”陆续实现首次回收和首次海面回收。SpaceX曾表示,可重复使用的火箭是打开商业太空飞行市场大门的钥匙。

记者注意到,中国多家商业火箭公司的标识和官方网页风格均与SpaceX相似,也在公开新闻报道中称要成为“中国的SpaceX”,可见以SpaceX为标杆是中国商业火箭公司的共同目标。

多家商业火箭公司如雨后春笋般成立,正在针对不同市场需求研制差异化的火箭产品。如航天科工火箭技术有限公司的“快舟”系列,北京蓝箭空间科技公司的“蓝箭”系列,以及北京零壹空间科技有限公司的M系列商业运载火箭和X系列高超声速运载器等。

对此,资深航天观察人士、“小火箭”公众号创始人邢强博士介绍:“相当于18架波音747客机同时发力的推力规模让SpaceX公司没有条件进行发动机整体试车,只好以静态点火试验替代。”

在他看来,SpaceX取得今天的成就,离不开美国几十年积累的运载火箭技术及地面设备等,“这完全来自于美国政府对民营火箭的无偿支持”。

尽管核心助推器回收失败,但其强运力、低成本成为全球关注的焦点。“这枚火箭以多个重复使用的发动机,实现了现役运载火箭中最强的运载能力。”中国运载火箭技术研究院运载火箭系列总设计师、中国工程院院士龙乐豪在接受《中国科学报》记者采访时表示。

据邢强分析,“重型猎鹰”运载火箭的发射报价在1亿美元以下,甚至会低至9000万美元。“要知道,近地轨道运载能力为22.8吨的猎鹰9号运载火箭的发射报价为6200万美元。”他说。

此次发射中使用了两个“猎鹰9号”使用回收的助推器,并再次成功回收,着陆在预定地点。但据美国科技媒体TechChrunch报道,核心助推器掉入水中随后丢失。

我国商业火箭需国家大力扶持

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