星舰回收表演“筷子”夹火箭:马斯克的“十月惊奇”所图者何?
在预期发射时间窗口前仅48小时,FAA突然通知SpaceX可以在周日发射,被笑称为“火速拿证”。
火箭发射的时间窗口,涉及地球轨道、气象测量、设备调试、飞控程序反复测试、燃料/氧化剂加注、安保协调等等,是非常复杂、精细的科学,一般需要提前两周准备。
而“有关部门”没有想到的是:马斯克、SpaceX偏偏不是一般的其它公司。那帮拼命三郎发挥霸王硬上弓精神,硬是在短短时间内,完成了几乎不可能完成的任务,赢得了震撼世界的试验成功。
美逸君
责任编辑:陈斌
北京时间2024年10月13日晚8时30分许,美国SpaceX的巨型运载火箭星舰(Starship)第五次实验,再次取得巨大进展:发射6分多钟后,第一级被发射塔架上的“筷子”机械臂夹住,成功回收,稍后,上面级在印度洋预定海域成功溅落。Elon Musk在X上发文称“飞船精准着陆了!实现了两个目标中的第二个。”
“星舰”总长121.3米,直径约9米,近似一座40层的摩天大楼,最大发射重量达5000吨,起飞推力7400吨,LEO近地轨道最大运载能力150吨,第一级SpaceX Super Heavy(超级重型)助推器空重超过200吨。
芝加哥大学航天史学家Jordan Bimm解读道:使用航天基建去捕获返回助推器,而不是像猎鹰火箭那样着陆,这是航空航天历史上从来没有尝试过的事情。CNN报道称“星舰”第一级“超级重型”助推器已在发射台完成“历史性着陆”。马斯克用不容置疑的成功,制造了他的“October Surprise”(十月惊奇,本指美国大选年十一月初投票日前夕可能出现影响选情的突发事件)。 可复用火箭:从“猎鹰9”到星舰
既然已经有了可复用火箭“猎鹰9”,SpaceX为何还要发展用“筷子”在空中抱住Super Heavy的回收方式呢?仅仅是为炫酷吗?事实上,这项看起来如科幻电影般的“筷子空中夹”是第二代可复用科技,当竞争对手尚未实现可复用火箭回收技术突破时,SpaceX已经领先了两代。
第一代可复用火箭“猎鹰9”,自带可张开的回收支撑脚架,这不但增加了火箭的结构复杂度,而且也增加了舰体结构重量、限制了运载效率。“猎鹰9”只能回收第一级助推火箭,上面级不能回收,所以回收率尚未做到最优。且其在降落后,要运回港口、放倒运输、返厂检修、再度运往发射场、起树、灌注燃料和氧化剂,然后才能再次发射。这一切都大大增加了金钱和时间成本,1枚箭体每年仅能发射几次,成本降低仍不够理想。Musk希望将发射成本从先前约1.5万美元/公斤,降低到0.1万美元/公斤,“猎鹰9”目前已降到约0.4万美元/公斤,但再进一步降成本,就得发展更新第二代回收科技。
“星舰”的“筷子空中抱”就是第二代可复用火箭回收科技:“星舰”不直接落地,省去了开合式支撑脚架,简化了箭体结构、减轻了结构重量、提高了运载效率。Super Heavy不再经过繁琐的返厂维修、运来运去的流程,而是被“筷子”抱住后,直接放在发射架上,检查维修、燃料和氧化剂灌注、再次发射任务的上面级吊装……同时在竖起的发射架上进行,大大节省了金钱和时间成本。Musk宣称每个发射/回收塔架每天可发射3艘“星舰”,可能有夸大宣传成分,但若能做到1周后进入下一次发射循环,1艘“星舰”每年就能进行50次发射,周转效率提升了一个数量级,这将大大降低运载火箭发射成本、提高经济效益。
“星舰”的第一级、上面级、火箭主体结构、昂贵的火箭发动机……都可反复多次使用,每次发射仅消耗廉价的甲烷和液氧