SpaceX的閃耀——獵鷹重型的首次商業(yè)發(fā)射

“SpaceX“獵鷹重型”的首次商業(yè)發(fā)射取得成功。

美國(guó)東海岸時(shí)間2018年2月6日，在傳奇的肯尼迪發(fā)射中心LC-39A發(fā)射場(chǎng)，SpaceX研制的近地軌道運(yùn)載能力達(dá)63.8噸的火箭——“獵鷹重型”成功發(fā)射，載著CEO埃隆·馬斯克的特斯拉跑車(chē)和探火夢(mèng)想奔向深空，在人類(lèi)的深空探測(cè)的歷史上留下了濃墨重彩的一筆。

載著“宇航員”的特斯拉駛向深空

一年后，在北京時(shí)間2019年4月12日6時(shí)35分，獵鷹重型火箭終于順利完成了首次商業(yè)發(fā)射。本次發(fā)射搭載了一顆Arabsat公司的通信衛(wèi)星，重約6噸，用來(lái)給中東和北非地區(qū)提供電視、網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)信號(hào)服務(wù)。

肯尼迪發(fā)射中心

能夠取得如此卓越的成績(jī)，與SpaceX汲取事故教訓(xùn)、堅(jiān)持技術(shù)迭代、持續(xù)驗(yàn)證火箭復(fù)用的努力密不可分。

完美的初次商業(yè)發(fā)射

這枚人類(lèi)現(xiàn)役運(yùn)載能力最強(qiáng)的火箭順利完成首次商業(yè)發(fā)射，并且實(shí)現(xiàn)了史無(wú)前例地首次實(shí)現(xiàn)三枚火箭一級(jí)全部回收成功，可用“完美”二字來(lái)形容！

由于天氣原因，本次的商業(yè)發(fā)射經(jīng)過(guò)了多次推遲，主要是擔(dān)心不穩(wěn)定的天氣、積雨云以及閃電會(huì)影響火箭的正常飛行。在4月5日已進(jìn)行了成功的靜態(tài)點(diǎn)火測(cè)試，測(cè)試一級(jí)火箭的27個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)。

北京時(shí)間4月12日6點(diǎn)35分，“獵鷹重型”在肯尼迪發(fā)射中心準(zhǔn)時(shí)發(fā)射升空；發(fā)射7分50秒，兩枚輔助火箭助推器在LZ-1和LZ-2著陸區(qū)降落回收；10分25秒，中央助推器平穩(wěn)降落在OfCourseIStillLoveYou(OCISLY)海上駁船上。

獵鷹重型去年首秀時(shí)，唯一美中不足的是當(dāng)時(shí)獵鷹重型火箭的中央助推器在回收時(shí)，三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)僅有一臺(tái)正常啟動(dòng)，導(dǎo)致其降落時(shí)發(fā)生偏差，最后以480km/h的速度撞入海中。

在今次的發(fā)射中，隨著三枚助推器先后落地，“獵鷹重型”也在首次商業(yè)發(fā)射中彌補(bǔ)了上一年前的遺憾，在將衛(wèi)星送上軌道的同時(shí)按照計(jì)劃實(shí)現(xiàn)了火箭一級(jí)的回收，實(shí)現(xiàn)"完美發(fā)射"。

如果一切順利的話(huà)，SpaceX今年至少還會(huì)再發(fā)射一次獵鷹重型火箭。為美國(guó)空軍執(zhí)行的空間測(cè)試計(jì)劃-2（SpaceTestProgram-2，STP-2）

懷揣深空夢(mèng)想，重型火箭奔向太空

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，出于對(duì)無(wú)人/載人深空探測(cè)任務(wù)等需求，美俄政府相繼啟動(dòng)新一輪載人深空探測(cè)計(jì)劃，重新發(fā)展近地軌道運(yùn)載能力50噸?以上的重型運(yùn)載火箭。

在此背景下，NASA正在研制近地軌道運(yùn)載能力達(dá)70～130噸的“航天發(fā)射系統(tǒng)”重型火箭，已投入約119億美元。SpaceX則一方面受到《美國(guó)國(guó)家航天政策》中關(guān)于“允許商業(yè)公司在太空探索中承擔(dān)更多的任務(wù)”倡議的激勵(lì)，一方面在其CEO埃隆?馬斯克移民火星的夢(mèng)想影響下，于2011年提出其載人深空探索構(gòu)想，開(kāi)始研制近地軌道運(yùn)載能力60噸級(jí)的“獵鷹重型”火箭。

但“獵鷹重型”的研制并非一帆風(fēng)順，受到芯級(jí)設(shè)計(jì)改造的難度增加與“獵鷹”-9兩次爆炸事故等影響，“獵鷹重型”的首飛時(shí)間比原計(jì)劃的2013年推遲了近7年。終于在2018年2月6日，于在曾經(jīng)發(fā)射過(guò)“土星”-5重型火箭和航天飛機(jī)的傳奇發(fā)射場(chǎng)——肯尼迪發(fā)射中心的LC-39A發(fā)射場(chǎng)一飛沖天。

2018年2月6日，“獵鷹重型”起飛

現(xiàn)役世界第一的運(yùn)載能力——“獵鷹重型”

“獵鷹重型”運(yùn)載火箭是SpaceX基于“獵鷹”-9研制的重型火箭，為捆綁液體助推器的兩級(jí)構(gòu)型，全長(zhǎng)70m，起飛重量1421噸，近地軌道運(yùn)載能力達(dá)63.8噸。火箭一級(jí)由芯級(jí)和兩枚助推器并排捆綁組成，芯級(jí)和助推器基本相同，直徑均為3.66m，各裝有9臺(tái)推力為844kN的“隼”-1D （Merlin-1D）液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)。

其動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與蘇聯(lián)在20世紀(jì)60年代發(fā)展的N-1火箭類(lèi)似。起飛時(shí)，火箭一級(jí)共有27臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)點(diǎn)火以滿(mǎn)足大推力起飛需求，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段確保了其高可靠性?；鸺?jí)直徑為3.66m，采用一臺(tái)推力934kN的真空型“隼”-1D液氧/煤油發(fā)動(dòng)機(jī)，具備多次重起能力。

密集的27臺(tái)“隼”-1D火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

“獵鷹重型”的研制投入約5億美元，單次發(fā)射價(jià)格預(yù)計(jì)為0.9億～1.25億美元；當(dāng)火箭芯一級(jí)和助推器均實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用時(shí)，發(fā)射成本有望與“獵鷹”-9持平，發(fā)射周期也會(huì)縮短至3～6個(gè)月。首飛時(shí)的助推器均為復(fù)用箭體，以降低首飛試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。

該火箭以低成本、大運(yùn)載能力、高可靠性為目標(biāo)，地球同步轉(zhuǎn)移軌道每千克載荷的發(fā)射價(jià)格最低約為3773美元，僅為“德?tīng)査?4的七分之一。并且有望彌補(bǔ)“獵鷹”-9在一子級(jí)回收狀態(tài)下高軌發(fā)射運(yùn)力不足的缺陷，全面覆蓋低、中、高軌各類(lèi)載荷發(fā)射需要，構(gòu)建完整的低成本重復(fù)使用運(yùn)載火箭發(fā)射體系?？梢韵胂?，“獵鷹重型”火箭有望在未來(lái)的深空探測(cè)任務(wù)中發(fā)揮重要作用。

從“獵鷹”-9到“獵鷹重型”，SpaceX始終踐行著“簡(jiǎn)單、可靠、低成本”的設(shè)計(jì)與發(fā)展理念，不僅改變了國(guó)際商業(yè)航天發(fā)射市場(chǎng)的格局，也打破了ULA對(duì)美國(guó)國(guó)家安全載荷發(fā)射的壟斷，為美國(guó)乃至全球的航天發(fā)射領(lǐng)域注入了全新的活力，加劇了發(fā)射市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，并促進(jìn)了航天運(yùn)載技術(shù)的發(fā)展。

通過(guò)不斷突破重復(fù)使用火箭技術(shù)，SpaceX探索出的這條低成本火箭發(fā)展道路正越發(fā)得到認(rèn)可，已成為全球航天領(lǐng)域發(fā)展的主要趨勢(shì)。這也為遠(yuǎn)期的完全復(fù)用航天運(yùn)載器奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)載人登陸火星的目標(biāo)，這也使普通人或有望在本世紀(jì)內(nèi)可以體驗(yàn)星際之旅。