重型猎鹰的三组助推器,原定会分别返回三个着陆点 —— 其中 2 个位于陆地、另外 1 个则是海面上的无人船 —— 可惜重型猎鹰的中级部分与无人船错失了。
SpaceX 在后续的一场新闻发布会上向外媒证实了此事。照原计划,重型猎鹰的中级核心在无人船上着陆的时候,需要重新点燃三台引擎。
但根据事后的报告,它竟然只能点燃了其中一台,因此火箭最终还是以 300 英里/小时的速度坠入了海面。
SpaceX CEO 伊隆·马斯克在火箭发射后的一场发布会上称,无人船上的两台引擎在其坠毁时被带出了。当然,这只是伴随重型猎鹰首次成功发射的一个小挫折,对首要任务并无影响。
美东时间周三下午 3:45 分,SpaceX 在佛罗里达州卡纳维拉尔角的 NASA 肯尼迪航天中心起飞,以一道靓丽的弧线冲向了太空。
● 发射大约 2 分半后,两台外挂助推器先后分离并返回了地球(安全抵达既定的 1 号和 2 号着陆区)。
● 发射大约 3 分钟后,火箭中级与携带者本次发射的真实负载(一辆特斯拉 Roadster)的上级分离。
火箭中级尝试在 SpaceX 的无人船上着陆,但现场直播的画面在预定着陆之前就被掐断了。
【某人在推特上写到:“我们失去了火箭的中级”。】
【视频地址】
万幸的是,火箭最上级的表现依然良好。马斯克在推特上表示,其已成功地点燃了引擎,并向着既定的轨道进发。
据悉,它将在太空中“滑行”6 个小时。除了向美国空军演示一项棘手的轨道机动,它还要穿越环绕地球的强辐射区域(范艾伦带 / Van Allen belts),经受高能粒子的考验。
如果它能够按照设想那样运行,那么火箭上级还会点燃另一个引擎,将车辆投掷到通往火星的深空轨道上。
除了成功首次发射“猎鹰重型”(Falcon Heavy)火箭外,埃隆·马斯克(Elon Musk)的SpaceX公司还完成了一项壮举——几乎同时完好无损地回收了其中两个助推器。不过令人惋惜的是,该火箭的核心推进器掉入了水中,随后丢失。
据了解,该核心助推器按原计划接近了回收平台,但由于返程过程中引擎未能启动,助推器不幸以300英里/小时的速度跌入水中。火箭的视频信号在快到平台时提前中断,但在官方提供的直播中,可以清晰地听到有人说,“We lost the center core”。(我们失去了核心),不过目前尚不清楚是失去核心助推器信号,还是指助推器本身。
尽管如此,成功回收三个助推器中的两个仍然是一项巨大的成就,这不仅证明了SpaceX在回收助推器方面的进步,同时也为马斯克的愿景——开发可回收宇宙飞船提供了新的概念证明。最终马斯克希望,SpaceX能够在不到24小时内连续发射火箭,并重复使用助推器。
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在可回收火箭中这种反冲火箭减速着陆回收是最复杂也是对燃料最敏感的一种,在spacex公司稳定回收技术以后就一直致力于研究如何节省回收燃料增加负载重量,回收所需燃料也在一次次成功发射中逐步下降,但这次猎鹰重型发射很特殊,27个引擎要在发射,回收中完全精准的表现几乎是不可能的,马斯克本身都说只有一半可能会成功,真实情况只可能是更糟糕,但应该是这次运气确实太好,主要目标都达成了,为了保证负载入轨这个首要目标,回收方面在取舍的时候自然优先级低一些,包括燃料在异常情况下的分配,肯定是即使用到一滴不剩也要保证入轨参数的精确,需要三枚引擎同步点燃减速的主体回收结果是仅仅剩下了支持一枚引擎点燃的燃料,高速坠海。但综合时间,经费,首飞,27个引擎等等隐患这几乎已经是最完美的局面了。
好吧,问题当然出在最不靠谱的发动机重新点火上,发动机点火的问题出在点火液上。
大家都知道猎“猎鹰重型”运载火箭一子级采用27台Merlin-1D 发动机。这27个分成三份。起飞的时候,所有发动机都在运行,虽然中间推进器推力比较小。但是降落的时候并不需要所有发动机都启动。
因为起飞的时候火箭还携带着大量燃料,而降落的时候所剩燃料很少。这时每个助推火箭仅仅需要启动三台发动机,就可以完成降落。
那两台助推火箭都成功地点燃了所需发动机,然而中间推进器只成功点燃了一台发动机。所以中间推进器最终无法完成预定动作最终落水。
那么,这种重新点火失败经常发生吗?
当然不,因为其他的火箭基本上无法实现重新点火,没有失败的机会。火箭不是汽车,更不是电动车。在地面点火发射就已经是个高风险项目了。在空中点火,按照现在世界平均的技术,这太超前了。
火箭在地面是怎样点火的呢?有时候真的跟放爆竹一样。有的火箭依靠火工装药,这种点火方式就是很直白地直接点燃。高级一点有等离子体焰矩,电火花塞。俄罗斯火箭最常用的就是在燃料口填充可燃物。所以这些火箭的启动都是一次性的。
对液体和固液混合火箭来说,推进剂进入燃烧室都必须立刻点火。液体燃料进入燃烧室之后延迟点燃,就会出现硬启动。气体推进剂不会出现硬启动,因为喷注口总面积小于喷管口面积,点火前即使燃烧室充满气体也不会形成高压。固体推进剂基本都是使用一次性火工设备,只能点燃一次。
当然,点火之后燃烧室就可以维持发动机继续燃烧了。如果发动机故障停了几秒,再其冷却之前还是有希望重新点火的。但是时间稍微一长,燃烧室冷却了,就没法重新点火了。
猎鹰系列是使用点火液来实现重新启动的。没人告诉我猎鹰重新启动的具体原理,我只能猜一下大概可能是用电弧点燃某种点火液,然后引燃燃烧室内喷的液氧煤油。
官方也说了,这次就是点火液这里出了问题,最终导致了**推进器发动机重新点火失败。
幸好没有砸坏海上无人降落平台。总而言之,这种高风险的高科技,失败简单,成功难。
中间的一级推进器因为分离要晚于两侧的一级推进器,所以返回时所剩的燃料更少,只能海上回收。据说必须启动三台发动机减速才能实现,但实际却只启动了一台,速度没能减下来。具体原因可能有两种,其一是燃料可能严重不足,其二可能是控制系统出现故障,另两台发动机没有启动。
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