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SpaceX新計劃:獵鷹重型火箭將被新火箭取代

2月7日凌晨,美國當地時間下午3時45分,「獵鷹」重型火箭在佛羅里達州肯尼迪航天中心首發成功。據現場記者報道:SpaceX公司還將繼續進行更多的火箭發射、研發更強大的火箭、進行更為先進的深空探索。

記者們在獵鷹重型火箭首發現場報道:SpaceX公司還將繼續進行更多的火箭發射、研發更強大的火箭、進行更為先進的深空探索。

2月7日凌晨,美國當地時間下午3時45分,獵鷹重型火箭的27個引擎同時點火,從佛羅里達州肯尼迪航天中心39A發射台發射升空。發射8分多鐘後,兩側的火箭推進器降落在發射場附近的陸地回收地點。SpaceX太空探索技術公司在獵鷹重型火箭的首次發射中取得了巨大的成功。

按照原計劃,重型獵鷹火箭的中央助推器本應著陸於該公司位於大西洋的一個無人浮動平台上。但是,助推器上三個引擎只有一個正常工作,導致中央助推器以480公里/小時的速度落入水中,摔成碎片。雖然巨大成功之中稍有瑕疵,但這次精彩的發射成功地展示了獵鷹重型火箭的巨大本領,該火箭擁有一流的推進力,能夠運載一流的有效載荷。

那麼,私營太空飛行企業--SpaceX太空探索技術公司的下一步又會幹些什麼呢?這個問題的答案分為三個部分,每一部分都將涉及SpaceX太空探索技術公司當前及將來的火箭研製及發射工作。當然,該公司未來的工作計劃肯定會重點關注獵鷹重型火箭。

獵鷹重型火箭的部分組件來自於獵鷹9號火箭,獵鷹9號是SpaceX太空探索技術公司所擁有的一枚極為可靠的運載火箭,也是該公司目前正在創造利潤的項目。埃隆·馬斯克於2017年宣布,SpaceX太空探索技術公司還將研發大型獵鷹火箭。該公司將於近期盡量在獵鷹9號火箭及獵鷹重型火箭這兩個項目中尋找恰當的平衡,直至大型獵鷹火箭完成研發準備發射。

獵鷹重型火箭

SpaceX太空探索技術公司的首席執行官埃隆·馬斯克稱:「獵鷹重型火箭可能要到3-6個月之後才會進行下一次發射。」馬斯克說,獵鷹重型火箭的發射工作節奏取決於兩件事情,第一件是SpaceX太空探索技術公司生產火箭中央推進器的速度,第二件是客戶的需求。

獵鷹重型火箭的外側推進器是由獵鷹9號火箭加裝了火箭鼻錐體後製造而成的,較為容易生產製造。獵鷹重型火箭的中央推進器使用與獵鷹9號火箭相同的火箭引擎,但中央推進器的金屬外殼及火箭機身在每一次發射飛行之後都要進行升級維護,這一工作較為複雜。

因此,馬斯克說,獵鷹重型火箭進行發射飛行的次數嚴重依賴於中央推進器的金屬外殼及火箭機身的生產速度。

考慮到獵鷹重型火箭的外側推進器與中央推進器之間僅只存在以上不同之處,馬斯克說,我們能夠以很快的速度生產製造獵鷹重型火箭。無論客戶需要多少火箭,我們都將能夠如數提供。

儘管這種需求目前還難以分析預測,但該公司2018年的火箭發射計劃中已經包括了,為沙烏地阿拉伯發射一顆大型通信衛星,為美國國防部發射一項測試有效載荷。馬斯克於上周重複強調過,獵鷹重型火箭每年都將進行數次發射。

「獵鷹重型火箭的成功發射是一個激動人心的事情,這枚新型運載火箭將有效載荷的最大重量提升了一個檔次,」他說:「它的運載能力比世界上其他火箭的運載能力還要大兩倍以上,可以幫助客戶更為便利地進行空間發射活動。獵鷹重型火箭還能夠將有效載荷直接發射到冥王星及其以外的宇宙空間。無需接力,直接到達。」

同時,SpaceX太空探索技術公司也正在檢查維修導致獵鷹重型火箭中央推進器回收著陸失敗的故障問題。馬斯克說,按照計劃,獵鷹重型火箭的每一次發射飛行工作將至少回收三個推進器中的兩個,如果能夠做到成功回收全部三個推進器就更加完美了。本次發射回收工作的第3次著陸過程中,獵鷹重型火箭中央推進器發生故障導致著陸失敗,SpaceX太空探索技術公司經認真檢查分析,目前已經查出了故障原因。中央推進器的成功著陸需要9個引擎中的3個引擎正常工作,但在著陸過程中,僅有一個順利點火啟動。這就是著陸失敗的原因。

本次獵鷹重型火箭發射飛行過程中使用過的所有組件,不會再次用於下一次發射飛行。本次獵鷹重型火箭發射飛行過程中使用過的外側推進器屬於可重複使用組件,已經在之前的獵鷹9號火箭發射過程中順利使用並成功回收,這些外側推進器將做退役處理,不再用於下一次獵鷹重型火箭發射。馬斯克在本次發射之後召開的一次新聞發布會上說,這些外側推進器採用的是獵鷹9號火箭的舊版本架構,該公司已經決定,在今後的發射工作中,僅採用屬於獵鷹9號火箭的最新版本架構的外側推進器。因此,無論下一次發射將於何時進行,屆時,獵鷹重型火箭發射將使用全新的中央推進器及外側推進器。

但是,該公司有可能會重複使用柵格翼。柵格翼是一種較少採用的氣動面裝置,用於為飛行器提供姿控力、力矩。柵格翼與傳統彈翼相比,受到的鉸鏈力矩較小,只要小功率的伺服機構就可以轉動,可以為火箭提供更大的操縱力矩,提高火箭的機動性,便於摺疊,摺疊後所佔的空間更小,可以沿徑向向前收起,發射後直接由空氣阻力打開。獵鷹重型火箭的每一個推進器頂端都安裝了這種由眾多薄的柵格壁鑲嵌在邊框內組成的新型彈翼,柵格翼能夠幫助引導火箭安全著陸。

馬斯克在本次發射之後召開的一次新聞發布會上謹慎地說,本次發射能夠成功回收這些柵格翼讓他非常高興。他說,SpaceX公司在製造這些柵格翼的工作中使用了昂貴的鈦金屬,製造過程花費了很長的時間。「柵格翼的製造成本極為昂貴,」他說:「這是最需要進行回收的重要組件。」

我們想要進行一次全新的太空競賽。

比賽讓我們感到刺激。

在表示了還將進行更多的發射之後,馬斯克說,他希望獵鷹重型火箭的首次成功發射能夠激發更多的太空競賽。在本次發射之後召開的一次新聞發布會上,馬斯克說,SpaceX太空探索技術公司在獵鷹重型火箭的研發工作中耗費了5億美元的自有資金。雖然5億美元是一筆很大的費用,但同其他耗資數十億美元的知名運載火箭相比,5億美元也就不算什麼大錢。「我認為,獵鷹重型火箭耗資較少及成功發射,將鼓勵其他國家和公司跳出井底,不做青蛙,我希望其他國家和公司能夠開闊心胸,展開視野,同SpaceX太空探索技術公司展開競爭,我也祝願他們能夠做得更好,」他說:「我們想要進行一次全新的太空競賽。比賽讓我們感到刺激。」

獵鷹重型火箭正在飛行

大型獵鷹火箭

目前看來,獵鷹重型火箭的研發計劃已經落後於馬斯克雄心勃勃的火星計劃,其原因在於,獵鷹重型火箭將要被新的火箭所取代。馬斯克於2017年秋季宣布了一項關於大型獵鷹火箭的最新計劃,大型獵鷹火箭是一種新型運載火箭,能夠將大型宇宙飛船送入太空。大型獵鷹火箭的設計用途是將數百人送上月球或登陸火星,但馬斯克建議,該種火箭同樣可以用於地球軌道的快速發射。

人類火星基地的概念設計圖

麻省理工學院提供的另一個火星基地設計方案

馬斯克說,在新型火箭的設計結構宣布之後,SpaceX太空探索技術公司將把所有資源投入到大型獵鷹火箭的研發工作之中,大型獵鷹火箭投入使用之後,公司最終將終止生產獵鷹重型火箭及獵鷹9號火箭。馬斯克於上周在佛羅里達再次重申了這一決定。他說,SpaceX太空探索技術公司甚至會放棄使用獵鷹重型火箭進行載人飛行的計劃,轉而使用大型獵鷹火箭承擔載人太空飛行任務。

按照原來的計劃,SpaceX太空探索技術公司將使用獵鷹9號火箭把宇航員乘坐的龍宇宙飛船送入太空,該公司同時也打算將獵鷹重型火箭用於發射龍宇宙飛船。SpaceX太空探索技術公司正在計劃著開展多項任務,其中一項就是要使用獵鷹重型火箭將兩名付費的太空旅行者送入環繞月球的軌道進行飛行,這項旅行計劃的時間大概是2018年的晚些時候。從目前的情況看來,該公司已經著眼於使用獵鷹重型火箭運載宇航員進行類似的月球飛行。

大型獵鷹火箭研發完畢之後,SpaceX太空探索技術公司將會用其代替獵鷹重型火箭完成部分發射任務。

馬斯克於上周表示,大型獵鷹火箭的研發工作推進速度很快,SpaceX太空探索技術公司很有可能會將一些計劃中的任務轉給大型獵鷹火箭進行發射。這就意味著,獵鷹重型火箭沒有必要再去申請載人太空發射的相關審批,這些審批程序極其耗費時間。

馬斯克說,按照目前的工作進展情況,SpaceX太空探索技術公司將於2019年在位於得克薩斯州布朗斯維爾的新建測試基地中,對大型獵鷹火箭進行一次短程飛行測試。這種測試非常類似於獵鷹9號火箭的最早階段測試,火箭在測試工作中僅只簡單地進行數百米的飛行。

馬斯克很有信心地在新聞發布會上表示說,SpaceX太空探索技術公司將在3-4年之內對大型獵鷹火箭進行地球軌道飛行測試。馬斯克所說的這個時間表,同他於2017年第一次宣布的大型獵鷹火箭研發工作計劃是一致的。但是,馬斯克在自食其言、拖延耽誤方面已經是臭名昭著了,他自己也承認說,他計劃中的一些目標確實有點太過於志存高遠了。同時,即便測試工作一切順利,該公司於2018年實現載人太空旅行的計劃仍然會發生延遲。

獵鷹重型火箭正在進行發射

馬斯克說,如果SpaceX太空探索技術公司在使用大型獵鷹火箭完成這些雄心壯志方面存在困難,如果無法按期完成預定目標,公司將轉而使用獵鷹重型火箭來完成載人航天發射任務。「接下來,我們會認真審視大型獵鷹火箭的研發工作進度,」馬斯克說:「如果研發工作耗費的時間超過了預期的限度,那麼我們會改變計劃,使用獵鷹重型火箭將龍宇宙飛船送入月球軌道,我們也有可能繼續使用獵鷹重型火箭完成其他載人航天任務。」

獵鷹9號火箭及龍宇宙飛船

SpaceX太空探索技術公司是一家私營商業太空飛行企業,既然是一家私營企業,就必須要能夠賺錢。該公司使用獵鷹9號火箭獲得了大量利潤,在2017年,獵鷹9號火箭進行了18次成功發射,這也是該公司發射數量最多的火箭型號。SpaceX太空探索技術公司2018年的火箭發射計劃更是野心十足。

其中的很多火箭發射任務將把人造衛星或國際空間站的貨物送入外層空間。最為引人矚目的發射任務是,運送宇航員往返於國際空間站。首先,該公司將使用獵鷹9號火箭完成一次展示性太空飛行任務,該次發射將把無人搭載的載人龍宇宙飛船送入太空。按照計劃,這次發射將在2018年中期進行。

獵鷹9號火箭仍然是該公司的主力運載火箭,該火箭在短期之內還不會退出現役。

如果測試工作進展順利,美國國家航空航天局(NASA)的宇航員將於2018年年底乘坐龍宇宙飛船搭載獵鷹9號火箭飛向太空。但是,該載人航天任務也很有可能會出現延誤。美國審計總署最近發布的一個報告稱,因為安全方面的考慮,SpaceX太空探索技術公司在2019年晚些時候之前,尚不會獲得批准幫助NASA將宇航員發射升空。

與國際空間站相連的龍太空貨運飛船

到今年為止,SpaceX太空探索技術公司使用獵鷹9號火箭完成發射任務已將近8年了,在此過程中,該公司一直在對獵鷹9號火箭進行著相應的升級工作,使得該型號火箭的運載能力提高了一倍還多。SpaceX太空探索技術公司將在2018年發射獵鷹9號火箭的最後升級版本--獵鷹9號布洛克5型火箭,布洛克5型火箭的運載能力差不多相當於獵鷹9號火箭最初版本的三倍還多。獵鷹9號布洛克5型火箭也將被用於宇航員運載任務。馬斯克說,不久之後就會發射獵鷹9號布洛克5型火箭,把用於載人太空飛行的龍宇宙飛船送入太空。

人們在2018年還將看到,該公司會繼續對覆蓋運載火箭有效載荷的火箭鼻錐體整流罩進行回收。最近,SpaceX太空探索技術公司對火箭組件回收艦船進行翻新維護,這些艦船裝備了巨型金屬臂,用於打撈發射之後濺落於大洋中的火箭整流罩,馬斯克說,這些金屬臂就是艦船執行回收任務的捕撈器。馬斯克還表示說,SpaceX太空探索技術公司將使用該艦船打撈在返回地球過程中濺落於大洋中的龍宇宙飛船。

SpaceX太空探索技術公司還有

哪些發展計劃?

在今後數年內,SpaceX太空探索技術公司還將完成一系列野心勃勃的目標任務。該公司計劃加快運載火箭發射的節奏,將目前每個月一次還多的發射頻率提得更高,開始執行運載宇航員前往國際空間站以及環繞月球飛行的任務,完成大型獵鷹火箭的研發及測試工作,確保大型獵鷹火箭能夠為馬斯克實現殖民火星的目標鋪平道路。目前的計劃安排已經非常繁忙,但是,這些都還僅僅是該公司整個發展前景的一部分。

馬斯克想要極大地影響人類的太空事業

SpaceX太空探索技術公司正在計劃著載人登月計劃及登陸火星計劃,該公司需要向人們展示更多的工作進展,以便人們真正認為該公司能夠實現這些目標。該公司已經向公眾展示了月球及火星基地的漂亮設計圖,但公眾還需要得知更多確確實實的細節,人們才能夠被說服,才能夠相信,馬斯克確實能夠在月球及火星上建造人類的殖民地。

關於這些雄心勃勃的計劃,存在著一些極為重要的問題,馬斯克如何才能夠讓宇航員免於遭受宇宙輻射的傷害?宇航員如何才能夠在漫長的太空飛行中活下來?馬斯克經常迴避別人問到的這些問題。更大的問題是,宇航員如何才能夠在火星上長時間生活?此外更為重要的是,人們尚不清楚,馬斯克將如何為整個遠大的計劃籌集資金。

更不清楚的另一個問題是,美國最近發生的政治形勢變化可能會對馬斯克的這些太空計劃造成影響。馬斯克仍然表示說,他的最終目標是使人類成為能夠在行星際進行生存、遷徙、繁衍、發展的物種。

但是,唐納德·特朗普總統簽署的太空政策法令卻將美國的太空計劃焦點定位於月球。

美國計劃建設的「深空之門」空間站,該空間站將環繞月球飛行

唐納德·特朗普總統及麥克·彭斯副總統均通過推特向馬斯克就獵鷹重型火箭的成功發射表示了祝賀,馬斯克也很快地向兩位領導人表示了感謝。SpaceX太空探索技術公司在獲得成功的道路上得到了美國國家航空航天局(NASA)的大力幫助,NASA在SpaceX太空探索技術公司成立之初就成為了該公司的客戶,NASA向該公司提供了大量的資金及技術支持。該公司非常明顯地希望,與NASA的合作關係在短期內不要發生變化。

但在接下來的工作中,有一件事情是肯定要發生的,那就是,SpaceX太空探索技術公司的部分太空計劃可能要稍微做出調整。大家都知道,埃隆·馬斯克經常會延長或延誤相關計劃的截止時間,他有時候還會推翻整個計劃。

但是,埃隆·馬斯克在這一過程中創造的最終結果,往往會是極為驚人的成就和壯舉。

來源:https://www.theverge.com

譯者:朱川

責編:高佩雯

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