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“獵鷹九號”一定要在海上回收嗎?

  • 發(fā)布時間:2016-01-19 01:30:33  來源:科技日報  作者:佚名  責(zé)任編輯:羅伯特

  本報記者 付毅飛

  北京時間18日凌晨,美國太空探索技術(shù)公司(SpaceX)在加利福尼亞州范登堡空軍基地,用獵鷹九號火箭成功將Jason-3海洋觀測衛(wèi)星送入軌道。但在隨后的海上回收試驗中,該公司沒能延續(xù)此前陸地成功回收的好運(yùn)。一子級火箭降落海上平臺后倒下爆炸,試驗功虧一簣。

  航天專家、《國際太空》雜志執(zhí)行主編龐之浩認(rèn)為,此次試驗面臨幾種不利因素。

  一方面,這是“獵鷹九號”首次在范登堡空軍基地發(fā)射,回收地點(diǎn)氣候不好,甚至導(dǎo)致轉(zhuǎn)播信號中斷。而形態(tài)細(xì)長的火箭在垂直著陸時,受氣流影響非常大。

  另外,上次成功回收的是新版獵鷹九號v1.2火箭,推力、推進(jìn)劑數(shù)量以及精度、姿態(tài)、軟著陸等控制方面都有增強(qiáng)。而此次試驗用的是v1.1系列最后一枚火箭?!斑^去有兩次回收失敗,實(shí)質(zhì)上都是火箭反推力不夠?qū)е掠仓?。”龐之浩說。

  關(guān)于這次回收失敗的原因,目前有兩種說法。有人認(rèn)為仍是火箭反推力不夠,著陸速度過大,使支架損壞。但SpaceX稱火箭著陸輕柔且精準(zhǔn),是因三號支架沒有完成鎖定而傾覆。

  龐之浩表示,該公司此前的回收試驗中,有過因結(jié)構(gòu)部件問題導(dǎo)致失敗的先例,民營航天公司還應(yīng)在質(zhì)量管理方面進(jìn)一步改進(jìn)。

  當(dāng)然,SpaceX的腳步不會停止,其計劃在2月6日再次發(fā)射獵鷹九號v1.2火箭。

  但是一定要在海上采用垂直的方式回收嗎?

  中國航天科工集團(tuán)二院二部研究員楊宇光對此并不看好。他表示,相比在陸地回收,海上回收對火箭落點(diǎn)精度的要求高得多;選擇垂直回收方式,對姿態(tài)控制要求非常高。加上氣候、海浪等,要在這么多影響因素之間找到交集很困難?!凹词惯@次成功,并不代表能提高下次的成功率。要滿足的條件太多。”他說。

  但海上回收的最大優(yōu)點(diǎn),是在回收點(diǎn)的選擇上限制很少,更便于選擇火箭一子級的自然落點(diǎn)。

  楊宇光介紹,針對大多數(shù)軌道的發(fā)射任務(wù),火箭都是向東飛行;飛行過程中,子級分離時運(yùn)行軌跡通常是向斜上方,分離后會繼續(xù)向前飛,其落點(diǎn)會比分離點(diǎn)更遠(yuǎn)離發(fā)射點(diǎn)。

  對于“獵鷹九號”來說,大多是從位于美國東南海岸突出半島的佛羅里達(dá)州升空,再往東飛。要想回收只有兩個選擇:海上回收,或者讓火箭飛回陸地。

  2015年12月22日,獵鷹九號火箭從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地起飛,大約2分30秒后一子級分離,調(diào)頭返回并垂直降落在距發(fā)射場不到10公里處。

  楊宇光說,那次發(fā)射的載荷質(zhì)量遠(yuǎn)低于火箭運(yùn)載能力,一子級分離后還有足夠多的燃料,以調(diào)整速度和方向返回發(fā)射場。

  有報道稱,對于本次任務(wù),SpaceX也曾申請陸地回收,但火箭著陸前要飛越一片瀕危野生動物保護(hù)區(qū)。為避免危及這些動物,美國聯(lián)邦航空管理局沒有批準(zhǔn)這項申請。

  由此看來,堅持海上回收并不完全是SpaceX一意孤行、博取眼球之舉,其中不乏無奈。

  在2015年舉行的第66屆國際宇航大會期間,楊宇光與SpaceX負(fù)責(zé)發(fā)射業(yè)務(wù)的副總裁羅森有過交談。羅森說該公司有設(shè)想在德克薩斯州建發(fā)射場,火箭發(fā)射后可以在佛羅里達(dá)州回收。楊宇光認(rèn)為,按其思路火箭發(fā)射后確實(shí)會飛越佛羅里達(dá)州,但是該地區(qū)形狀細(xì)長、人口密集,可選擇的落點(diǎn)有限。

  他建議在澳大利亞西海岸建發(fā)射場,火箭一子級落點(diǎn)正好在陸地上。而且澳大利亞人煙稀少、地勢平坦,很適合進(jìn)行火箭回收。“在前進(jìn)的方向選擇地面著陸點(diǎn),這是我更推崇的方式?!彼f。

  對于此次試驗失敗,楊宇光覺得非常可惜。他表示,火箭回收方式有很多種,許多國內(nèi)航天專家更傾向于水平回收方式,可以避免垂直回收固有的不穩(wěn)定性。

  此外他認(rèn)為,可回收不代表可重復(fù)使用,可重復(fù)使用不代表低成本。

  “航天飛機(jī)的教訓(xùn)太慘痛了?!睏钣罟庹f,航天飛機(jī)的可回收程度非常高,但成本仍高得驚人?!皟蓚€固體火箭助推器落入大洋,用船打撈,費(fèi)用很高。收回來的部件還需全面檢測,更換損壞的零件,比如軌道器上安裝的24000塊防熱瓦,要一塊塊檢查?!彼f,“各種成本加起來還不如一次性使用劃算?!?/p>

  龐之浩也認(rèn)為,未來火箭回收技術(shù)還要攻克一大難關(guān),即火箭回收后只需經(jīng)過簡單低成本維修和加注燃料就能再次發(fā)射,就像飛機(jī)發(fā)動機(jī)那樣。但這是極大的挑戰(zhàn)。

  “航天器可重復(fù)使用技術(shù)應(yīng)該發(fā)展,但采取什么樣的設(shè)計思路和途徑,還有待進(jìn)一步探索?!睏钣罟庹f。

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