當?shù)貢r間4月23日5時50分左右,美國太空探索技術公司載人“龍”飛船由“獵鷹9”火箭,從佛羅里達州肯尼迪航天中心發(fā)射升空,執(zhí)行商業(yè)載人航天任務Crew-2,將4名宇航員送至國際空間站,進行為期6個月的任務。據(jù)美國航天局介紹,“龍”飛船在經(jīng)過近一天飛行后,于美東時間24日5時08分飛抵國際空間站并與之順利對接。

△“龍”飛船首次搭載了兩個他國航天合作機構的宇航員升空。除了美國宇航局的謝恩·金布羅和梅根·麥克阿瑟外,還包括來自歐空局的托馬斯·佩斯奎特,以及日本宇宙航空研究開發(fā)機構的星出彰彥。

相比于SpaceX此前的載人航天任務,此次的特別之處就在于,無論是飛船還是火箭均是“二手”。這也是人類航天史上繼2011年航天飛機退役之后,首次重復使用載人航天器。

“二手”火箭+“二手”飛船

=首次重復使用

△圖片來源:SpaceX

此次任務使用的“獵鷹9”火箭和 “奮進”號“龍”飛船都是之前空間站任務的“老兵”。SpaceX表示,使用曾經(jīng)執(zhí)行過飛行任務并回收的航天飛行器對于增加飛行可靠性、降低飛行成本起到關鍵作用。

“獵鷹9”高70米,現(xiàn)已有5個版本,是SpaceX最常用的運載火箭。搭載過包括星鏈衛(wèi)星、國際空間站的大量補給、機密軍事載荷等。此前總共參與過112次發(fā)射任務,著陸回收72次。

此次使用的“獵鷹9”的火箭助推器曾在去年11月執(zhí)行Crew-1任務。

“獵鷹9”是史上第一枚可多次重復使用一級助推器的液體燃料運載火箭,迄今為止,SpaceX已經(jīng)成功回收并翻新了大部分“獵鷹9”火箭的助推器,其中一些還多次反復使用。但在本次載人發(fā)射任務之前,所有之前回收過的助推器都只是用于運載貨物。

△“奮進”號“龍”飛船

“龍”飛船直徑4米、高8.1米、最多可搭載7位宇航員。側(cè)面有由8個發(fā)動機組成的推進器,能產(chǎn)生約1.5萬磅推力;船身則集成了傳統(tǒng)的火箭逃逸塔設計。

目前,“龍”飛船主要用于運輸人員、貨物往返于國際空間站,此前總共參與過25次發(fā)射任務,23次到達國際空間站。

本次執(zhí)行任務的“奮進”號載人“龍”飛船曾于2020年5月搭載2名美國宇航員前往國際空間站,執(zhí)行SpaceX的商業(yè)載人測試任務(Demo-2),同年8月返回地球。

SpaceX的絕活:

重復使用火箭

火箭回收

是SpaceX的絕活,為其商業(yè)計劃的推行節(jié)省了大量的成本。

SpaceX在其成立之初就瞄準了火星開發(fā)的市場空白,而實現(xiàn)火星開發(fā)的最基本前提就是大規(guī)模的航天發(fā)射。于是,

可重復使用的火箭第一級就成為了其航天戰(zhàn)略的核心。火箭第一級助推器在發(fā)射幾分鐘后與火箭的其他部分分離,并自行返回地球,安全著陸。

SpaceX還設法通過重復使用有效載荷整流罩進一步降低了向低、中和極地軌道發(fā)射的成本。整流罩是

兩片用來包裹衛(wèi)星,造價高達600萬美金的復合材料。

△整流罩分離

在火箭發(fā)射過程中,當火箭加速穿過地球大氣層時,整流罩就位于運載火箭的頂部。這個部件的目的是保護火箭有效載荷不受氣動力、氣動加熱及聲震等有害環(huán)境的影響。當有效載荷被送入太空的預定軌道,

火箭整流罩與之分離后,會使用自身的推進器調(diào)整姿態(tài),自由返航,在一定高度打開整流罩自帶的降落傘減速,之后落入大海。

△“獵鷹9”的火箭第一級助推器在將有效載荷發(fā)射到軌道后不久就從太空返回,在船上進行垂直降落

△整流罩落入大海后,SpaceX的打撈船會從大海中撈起它,避免其因海水造成材料損傷。

SpaceX的首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克曾表示,一旦“獵鷹9”火箭第一級被重復使用,火箭的邊際成本就會下降到1500萬美元。這一成本涵蓋了全新的第二級以及助推器和整流罩回收、燃料和其余的翻新成本等方面。

此前,一旦火箭升空,就會被廢棄,導致火箭成了“一次性”的航天器。馬斯克稱,“獵鷹9”火箭的制造成本高達6000萬美元,燃料成本僅為20萬美元。重復利用火箭可以不斷降低制造成本。從理論上講,只需要給一枚火箭重復灌入燃料,即可執(zhí)行多次發(fā)射任務。

當然前提是,SpaceX必須確保所回收的火箭仍具備再次發(fā)射的條件?!矮C鷹9”在飛行時經(jīng)歷了大幅的溫度變化,同時要承受諸多極端因素的影響,這些都會對火箭本身造成磨損?;厥蘸蟮幕鸺M行維修和更新,才能再次執(zhí)行發(fā)射任務。

△當?shù)貢r間4月16日,在美國佛羅里達州肯尼迪航天中心進行發(fā)射準備工作的“龍”飛船和“獵鷹9”火箭

美國科技博客The Verge曾撰文稱,雖然SpaceX的“獵鷹9”火箭在回收之后可能仍會產(chǎn)生不菲的檢修成本,但與建造一枚新的火箭相比,仍然可以大幅降低成本。

靠節(jié)省成本

拿下NASA登月獨家授權

運載火箭的再利用是美國航天局與私人企業(yè)結盟的一項重要目標,其目的就是在于節(jié)約成本。而SpaceX在此方面的成熟的技術發(fā)展,幫助其贏得了NASA的登月獨家授權。

△NASA正式宣布將選擇SpaceX及其星際飛船為Artemis計劃提供載人登月系統(tǒng)將用于執(zhí)行一次無人繞月和一次載人登月任務,最快在2024年將宇航員送至月球。這也是NASA史上首個商業(yè)月球登陸計劃。

NASA稱,SpaceX除了技術更為成熟外,能夠重復利用部份的火箭組件也是其獲得青睞的原因之一。

在人類探索太空的過程中,隨著技術的發(fā)展,對航天器和火箭進行回收和再利用都是必不可少的,此次發(fā)射的成功證明了可復用載人飛船的可行性。有網(wǎng)友評論說:“SpaceX作為世界商業(yè)‘航天快遞’的一哥,這一次是正常發(fā)揮”,但卻改變了國際商業(yè)航天的格局市場。

當?shù)貢r間4月23日5時50分左右,美國太空探索技術公司載人“龍”飛船由“獵鷹9”火箭,從佛羅里達州肯尼迪航天中心發(fā)射升空,執(zhí)行商業(yè)載人航天任務Crew-2,將4名宇航員送至國際空間站,進行為期6個月的任務。據(jù)美國航天局介紹,“龍”飛船在經(jīng)過近一天飛行后,于美東時間24日5時08分飛抵國際空間站并與之順利對接。

△“龍”飛船首次搭載了兩個他國航天合作機構的宇航員升空。除了美國宇航局的謝恩·金布羅和梅根·麥克阿瑟外,還包括來自歐空局的托馬斯·佩斯奎特,以及日本宇宙航空研究開發(fā)機構的星出彰彥。

相比于SpaceX此前的載人航天任務,此次的特別之處就在于,無論是飛船還是火箭均是“二手”。這也是人類航天史上繼2011年航天飛機退役之后,首次重復使用載人航天器。

“二手”火箭+“二手”飛船

=首次重復使用

△圖片來源:SpaceX

此次任務使用的“獵鷹9”火箭和 “奮進”號“龍”飛船都是之前空間站任務的“老兵”。SpaceX表示,使用曾經(jīng)執(zhí)行過飛行任務并回收的航天飛行器對于增加飛行可靠性、降低飛行成本起到關鍵作用。

“獵鷹9”高70米,現(xiàn)已有5個版本,是SpaceX最常用的運載火箭。搭載過包括星鏈衛(wèi)星、國際空間站的大量補給、機密軍事載荷等。此前總共參與過112次發(fā)射任務,著陸回收72次。

此次使用的“獵鷹9”的火箭助推器曾在去年11月執(zhí)行Crew-1任務。

“獵鷹9”是史上第一枚可多次重復使用一級助推器的液體燃料運載火箭,迄今為止,SpaceX已經(jīng)成功回收并翻新了大部分“獵鷹9”火箭的助推器,其中一些還多次反復使用。但在本次載人發(fā)射任務之前,所有之前回收過的助推器都只是用于運載貨物。

△“奮進”號“龍”飛船

“龍”飛船直徑4米、高8.1米、最多可搭載7位宇航員。側(cè)面有由8個發(fā)動機組成的推進器,能產(chǎn)生約1.5萬磅推力;船身則集成了傳統(tǒng)的火箭逃逸塔設計。

目前,“龍”飛船主要用于運輸人員、貨物往返于國際空間站,此前總共參與過25次發(fā)射任務,23次到達國際空間站。

本次執(zhí)行任務的“奮進”號載人“龍”飛船曾于2020年5月搭載2名美國宇航員前往國際空間站,執(zhí)行SpaceX的商業(yè)載人測試任務(Demo-2),同年8月返回地球。

SpaceX的絕活:

重復使用火箭

火箭回收

是SpaceX的絕活,為其商業(yè)計劃的推行節(jié)省了大量的成本。

SpaceX在其成立之初就瞄準了火星開發(fā)的市場空白,而實現(xiàn)火星開發(fā)的最基本前提就是大規(guī)模的航天發(fā)射。于是,

可重復使用的火箭第一級就成為了其航天戰(zhàn)略的核心?;鸺谝患壷破髟诎l(fā)射幾分鐘后與火箭的其他部分分離,并自行返回地球,安全著陸。

SpaceX還設法通過重復使用有效載荷整流罩進一步降低了向低、中和極地軌道發(fā)射的成本。整流罩是

兩片用來包裹衛(wèi)星,造價高達600萬美金的復合材料。

△整流罩分離

在火箭發(fā)射過程中,當火箭加速穿過地球大氣層時,整流罩就位于運載火箭的頂部。這個部件的目的是保護火箭有效載荷不受氣動力、氣動加熱及聲震等有害環(huán)境的影響。當有效載荷被送入太空的預定軌道,

火箭整流罩與之分離后,會使用自身的推進器調(diào)整姿態(tài),自由返航,在一定高度打開整流罩自帶的降落傘減速,之后落入大海。

△“獵鷹9”的火箭第一級助推器在將有效載荷發(fā)射到軌道后不久就從太空返回,在船上進行垂直降落

△整流罩落入大海后,SpaceX的打撈船會從大海中撈起它,避免其因海水造成材料損傷。

SpaceX的首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克曾表示,一旦“獵鷹9”火箭第一級被重復使用,火箭的邊際成本就會下降到1500萬美元。這一成本涵蓋了全新的第二級以及助推器和整流罩回收、燃料和其余的翻新成本等方面。

此前,一旦火箭升空,就會被廢棄,導致火箭成了“一次性”的航天器。馬斯克稱,“獵鷹9”火箭的制造成本高達6000萬美元,燃料成本僅為20萬美元。重復利用火箭可以不斷降低制造成本。從理論上講,只需要給一枚火箭重復灌入燃料,即可執(zhí)行多次發(fā)射任務。

當然前提是,SpaceX必須確保所回收的火箭仍具備再次發(fā)射的條件?!矮C鷹9”在飛行時經(jīng)歷了大幅的溫度變化,同時要承受諸多極端因素的影響,這些都會對火箭本身造成磨損?;厥蘸蟮幕鸺M行維修和更新,才能再次執(zhí)行發(fā)射任務。

△當?shù)貢r間4月16日,在美國佛羅里達州肯尼迪航天中心進行發(fā)射準備工作的“龍”飛船和“獵鷹9”火箭

美國科技博客The Verge曾撰文稱,雖然SpaceX的“獵鷹9”火箭在回收之后可能仍會產(chǎn)生不菲的檢修成本,但與建造一枚新的火箭相比,仍然可以大幅降低成本。

靠節(jié)省成本

拿下NASA登月獨家授權

運載火箭的再利用是美國航天局與私人企業(yè)結盟的一項重要目標,其目的就是在于節(jié)約成本。而SpaceX在此方面的成熟的技術發(fā)展,幫助其贏得了NASA的登月獨家授權。

△NASA正式宣布將選擇SpaceX及其星際飛船為Artemis計劃提供載人登月系統(tǒng)將用于執(zhí)行一次無人繞月和一次載人登月任務,最快在2024年將宇航員送至月球。這也是NASA史上首個商業(yè)月球登陸計劃。

NASA稱,SpaceX除了技術更為成熟外,能夠重復利用部份的火箭組件也是其獲得青睞的原因之一。

在人類探索太空的過程中,隨著技術的發(fā)展,對航天器和火箭進行回收和再利用都是必不可少的,此次發(fā)射的成功證明了可復用載人飛船的可行性。有網(wǎng)友評論說:“SpaceX作為世界商業(yè)‘航天快遞’的一哥,這一次是正常發(fā)揮”,但卻改變了國際商業(yè)航天的格局市場。

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