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向星辰大海出发

2020-07-06 11:24:00 【关闭】 【打印】

  美国东部时间2020年5月30日下午3点22分(北京时间31日凌晨3:22),在千万人的瞩目下,美国太空探索技术公司(SpaceX)从肯尼迪航天中心的LC-39A发射工位,成功用猎鹰九号火箭发射载人龙飞船,将两名美国宇航员送往国际空间站,被各大媒体称为“历史性时刻”。这次发射究竟有什么特别之处? 

  要想摆脱地球引力、把人送入太空,是一个无比浩大的工程,无论哪国都要举全国之力,投入巨资、耗费数年方能完成,同时它也是一个国家综合国力的象征。历史上首次载人航天任务是1961年4月12日苏联发射的东方1号,苏联航天员尤里·加加林在环绕地球轨道一周后安全返回地球。同年5月5日,美国航天员谢泼德乘坐“自由7号”宇宙飞船,在太空停留了15分钟,成为人类历史上第二个太空人。 

  美俄两国“割据”太空的时代持续了几十年,直到2003年,神舟五号宇航员杨利伟成功环绕地球14圈,使中国终于成为第三个成功进行载人航天的国家。至今,欧洲空间局、日本、印度、伊朗、马来西亚等国家和机构也在计划实施载人航天,然而尚无成功案例。 

  我们形容做一件事困难到极致,会说“难于上青天”,可以说是非常准确了上天确实是世界上最困难的挑战之一。就连美国,也在挑战者号升空爆炸、哥伦比亚号返航解体两次悲剧之后越来越消极,最终在2011年决定让航天飞机全部退役。后来的美国宇航员要上太空,只能从俄罗斯购买“联盟号”飞船的“船票”(高达9000万美元/人),美国本土再也没有发射过载人航天飞机或飞船。 

  就在这样的背景下,一位新玩家登场了,这就是SpaceX太空探索。一家科技公司,竟然完成了许多大国都无法做到的事,独立并全面掌握了载人航天最重要的运载火箭、货运飞船和载人飞船等技术,也难怪被誉为新航天时代的“开启者”了。下面让我们来一一拆解它的过人之处。 

  此次将龙飞船和宇航员们送上太空的是SpaceX猎鹰9-Block 5型重型运载火箭,是近年航天领域的“明星”。它高70米,重549吨,能够向近地轨道发射多达22.8吨重的货物,美国现役发射次数最多的火箭。值得一提的是,编号为9不代表这枚火箭此前曾有过8代前身。实际上它得名于《星球大战》的千年隼飞船 (Millenium Falcon) 和可重复使用的火箭一级助推器的9个发动机,可以说完全是出于情怀而得名。 

  猎鹰9号-Block 5火箭不仅运载能力处在世界前列,还能实现火箭一级和整流罩回收的独门绝活。从地面发射后2分半左右,一二级火箭分离,二级火箭点火继续推动飞船,一级火箭则启动回收程序,多次点火减慢掉落速度,发射9分钟后成功落地。 

  这个落地的过程可以说是SpaceX家的“独门秘技”。有人把这个过程比喻成在地面上抛出一根铅笔,要让它越过纽约帝国大厦,落在一块水池中的一块橡皮上而且还不能倒!以目前现役的B5型为例,自2018年5月投入使用以来,发射成功率均为100%,15次回收中有14次成功。 

  猎鹰9号是人类设计的第一枚可多次重复使用的液体燃料火箭,理论上可回收复用次数近百次,不经过大修保养也可连续回收使用10次左右。一枚新猎鹰9号火箭的造价6000万美元左右,已经比同行低很多,再加上可重复使用,航天活动的成本大大降低,有望降低到现有价格的1%,将产生革命性的影响。 

  SpaceX初代的龙1货运飞船仅用于货运,于2010年首次试飞成功,2012年首次成功运输货物交给国际空间站,至今已经执行22次飞行任务,只有一次失败(因猎鹰9号火箭爆炸事故被摧毁)。它也是除航天飞机外,第一艘也是唯一可回收复用的航天飞船,因此具有下行运输能力(从空间站向地球运回物资)。 

  龙1货运飞船退役后,龙2飞船升级为兼具载人和货运两种功能。它采用了航天领域较为多见的钝锥形弹道胶囊造型,高度8.1米,最大直径4米,空重约7.7吨,起飞载荷可达6吨,下行也有3吨。 

  以此次发射为例,发射后第12分钟时龙飞船与二级火箭分离,开始绕地球飞行并逐渐接近国际空间站,调整为同步飞行并最终实现对接(对接过程是完全自动化的)。回程也是由程序控制完成的:启动推进器离开空间站,绕地球飞行并调整轨道高度和方向进入大气层,打开两个减速降落伞,最终降落预定海面上。 

  龙2的优越性还体现在较高的安全性(满足NASA对商业载人航天项目的安全指标)、强大的逃逸能力(保证宇航员在发射出现故障时及时脱离飞船)、全新的控制系统(操作屏全面智能化、触屏化)等等。最重要的是,飞船返回舱内部空间9.3立方米,最多可以容纳7名航天员,因此“太空船票”的价格大大降低。 

  “我们的征途是星辰大海。”多少年来,人们一直用各种方式探索着未知的宇宙。如今,商业航天的新时代已经来临员工平均年龄只有29岁的SpaceX,是这个领域的先驱,它身后还有无数年轻人跃跃欲试,在航天梦想的鼓舞下,向未知的星海出发 

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