无障碍说明

揭秘SpaceX终极版猎鹰9号火箭 为啥它这么牛

BI中文站 5月11日报道

美国科技大亨伊隆·马斯克(Elon Musk)创办的火箭公司SpaceX,即将发射孟加拉国首颗地球同步通信卫星Bangabandhu-1。然而,航天爱好者们更多关注的却是SpaceX的全新火箭,即SpaceX最强大、可重复使用次数最多、迄今为止最便宜的猎鹰9号火箭,它也被称为Block 5。

SpaceX首枚猎鹰9号Block 5火箭正被安装在佛罗里达州卡纳维拉尔角发射台上

Block 5的发射原定于美国当地时间周四晚上进行,但是在倒计时不到一分钟时,飞行计算机故障导致发射延迟。SpaceX宣称正在寻找问题根源,并可能在周五再次尝试发射终极版猎鹰9号火箭。

猎鹰9号是SpaceX公司最常用的运载火箭。事实上,在过去的8年里,有超过50枚猎鹰9号火箭发射升空。它们为国际空间站运送了大量补给设备,并将数十颗商业卫星送入轨道,甚至发射了机密军事载荷。

然而,在过去10年里,SpaceX的工程师们始终在不断改进火箭,为其增加新功能,提高效率,增加动力。但马斯克表示,Block 5将是猎鹰9号的“最终版本”,之后SpaceX将转向研发更大的火星火箭。

SpaceX尚未公开发布新火箭的任何官方规格,其代表也没有回应记者置评请求。然而,在过去一年左右的时间里,马斯克和SpaceX总裁兼首席运营官格温·肖特威尔(Gwynne Shotwell)已经描述了许多改进。

下面是美国主流网络媒体BI对之前的大量报道进行汇总,列出了猎鹰9号系列火箭的进化历程以及未来展望。

2017年1月14日,一枚猎鹰9号火箭发射升空

更强大的推力

对于任何火箭来说,评判其是否强大的一个关键指标就是发射力(或称推力),特别是火箭的最大部分,也称为第一级或助推器。

2010年6月份,SpaceX制造的首枚猎鹰9号火箭接近55米高,其助推器的9个引擎可以产生近5000千牛顿的推力,大致相当于2.75头成年蓝鲸跃起的力量。

大约10年后,猎鹰9号“全推力”版出现在SpaceX机库中。这枚火箭有70米高,能够产生超过7500千牛顿的助推推力。

然而,随着引擎升级到Merlin 1D,Block 5的推力更加强大。马斯克在2017年3月猎鹰9号发射后表示:“Block 5最重要的部分就是发动机的全推力,将比目前的火箭提升大约10%左右。”

更重的有效载荷

:猎鹰9号火箭的整流罩正在美国宇航局(NASA)格伦研究中心进行测试

推力的增加可能有助于提高一个重要的指标,即有效载荷质量。最初的猎鹰9号火箭可以发送10433千克有效载荷进入低地轨道(距离地球约400公里)。而新版火箭的有效载荷质量可能会超过22680千克,几乎增加1倍,不过助推器可能会毁掉。

但是,回收助推器是马斯克大幅降低进入太空成本的关键,因为每个助推器约占猎鹰9号火箭总成本的70%。Block 5更强大的推力(以及其他改进)将帮助助推器获得更大的有效载荷质量,同时为回收助推器提供更多燃料,从而提高回收的成功率。

更多重复使用次数

猎鹰9号火箭助推器上使用的钛格翼

到目前为止,SpaceX重复使用二手猎鹰9号助推器的次数还未超过2次。原因是16层楼高的助推器会以每小时数千公里的高速从太空边缘冲入地球大气层,这会导致其被加热并部分磨损。助推器必须经过彻底检查,部件也经常因为损坏需要翻新或更换。

为了使助推器更耐用,Block 5将使用热保护涂层代替油漆。工程师们还增加了对火箭尾部的防护,以更好地保护更重的昂贵引擎。而助推器的钛格翼是由钛合金而非铝合金制成的,在重新进入大气层时不会融化,从而引导它像跳伞者的手臂和腿一样着陆。

马斯克在2017年3月份时曾表示,每个Block 5的助推器在不更换主要部件的情况下至少可飞行10次,不过随后可能需要更多地翻新。他说:“适度的翻新不会对成本产生重大影响,它至少可以被反复发射100次。”尽管他也声称新的助推器“几乎可以无限使用,只要进行定期维护和仔细检查”。

发射周期更短

在猎鹰9号助推器着陆后,它需要几个月的时间才能再次重新返回发射台。但马斯克表示,Block 5就是为“易于重复使用而设计的”,发射周期只需几周的间隔。

为了实现这个目标,SpaceX的工程师们在容纳引擎的关键结构上使用螺栓连接,这个关键结构被称为环形排列(Octaweb),没有就地焊接方法,这有助于更快的检查和翻新工作。而且,最重要的着陆腿将会收缩,所以它们不需要在运送回机库时被移除。

发射成本更低

可重复使用的助推器能够更频繁的发射,这可以大幅减轻为另一次发射任务准备的整体工作,从而为SpaceX节省大量开支。

目前,SpaceX对每次猎鹰9号发射任务的收费约为6200万美元,其中助推器占了总成本的70%,这意味着每次重复使用可以节省数千万美元。SpaceX还计划回收600万美元的火箭整流罩,利用降落伞将它们送回地球。

马斯克甚至提出“派对气球”的解决方案来回收第二级火箭,它的成本也高达数百万美元。这些方法都能帮助SpaceX大幅降低成本,增加收入。这些节省的成本也可返还给那些愿意使用二手助推器的客户,尽管SpaceX还没有公布它可能提供多少折扣的细节。

NASA/美国国防部将更热衷于与SpaceX合作

不过,Block 5的大多数改进都是为了满足美国宇航局(NASA)的要求,SpaceX希望能将其宇航员送入轨道。SpaceX总裁兼首席运营官肖特威尔曾说过:“这款火箭大概接受了100多项改进。”

其中有些改进包括提高泵机的抗裂能力,以及重新设计的氦气箱,后者曾导致2016年9月份的发射试验发生爆炸。其他改进旨在使火箭变得更强大,以更好地执行国家安全发射任务。

美国宇航局要求猎鹰9号Block 5火箭首先实现7次成功发射,之后才允许其宇航员搭载SpaceX的火箭和龙飞船前往国际空间站,这是SpaceX在年底前就想尝试的事情。

如果天气情况良好,Bangabandhu-1和首枚猎鹰9号Block 5火箭将于美国当地时间5月11日下午4点14分在佛罗里达州卡纳维拉尔角起飞。 (编译/金鹿)

美国Business Insider作品的中文相关权益归腾讯公司独家所有。未经授权,不得转载、摘编等。微信公众号:BI中文站。

正文已结束,您可以按alt+4进行评论
责任编辑:alonliu
收藏本文

相关搜索

为你推荐