SpaceX“猎鹰9号”火箭携Crew-4龙飞船进入发射台并完成干式彩排 猎鹰九号 星链计划


猎鹰9号直播左下角的两个表是什么
实时速度与高度信息 。猎鹰9号直播左下角的两个表是二级火箭的实时速度与高度信息 。广播电视词典对直播界定为“广播电视节目的后期(haobc)合成、播出同时进行的播出方式” 。
星链卫星是干什么用的?星链卫星可以在全球范围内提供低成本的互联网连接服务 。星链是美国太空探索技术公司计划推出的一项通过低地轨道卫星群,提供覆盖全球的高速互联网接入服务的项目 。太空探索技术公司计划在2019年至2024年间在太空搭建由约1.2万颗卫星组成的“星链”网络,于2018年2月22日发射首批测试卫星,开始搭建该项目 。
2015年1月,马斯克宣布了SpaceX的卫星互联网服务的计划 。SpaceX计划将约1 。2万颗通信卫星发射到轨道,并从2020年开始工作 。这一项目被命名为“星链”(Starlink) 。
2018年3月,猎鹰九号火箭在一次常规发射任务中搭载了2颗小卫星“丁丁-a”和“丁丁-b”,它们是SpaceX星链(Starlink)计划的试验星,开展对地通信测试 。
2019年5月23日,美国太空探索技术公司利用“猎鹰9”运载火箭成功将“星链”首批60颗卫星送入轨道,迈出该公司构建全球卫星互联网的重要一步 。
2019年10月22日,美国太空探索技术公司说,美国空军正在测试这家企业所建“星链”卫星网络的互联网加密服务 。
火力全开,4天连打3枚,2022年马斯克已成功发射6枚猎鹰9火箭最近一段时间,马斯克的私人航天公司SpaceX发射火箭的频率有点让人应接不暇,前几天我刚刚写他们在2022年的第5次成功发射,没想到在当地时间2月3日18时13分,他们又从佛罗里达州肯尼迪航天中心LC-39A发射台,成功进行了2022年的第6次发射,顺利将49颗“星链”卫星送入太空 。而执行任务的,依然是可回收重复使用的“猎鹰”9 。
这样算来,2022年才刚刚过去一个多月,马斯克的私人航天公司SpaceX就已成功进行6次轨道级发射,6枚可重复使用的“猎鹰”9火箭,将254颗卫星送入预定轨道 。而使用的一级助推器5旧1新,整流罩4旧2新,全部回收成功 。另外,2022年的第6次发射,是SpaceX公司第111次连续成功发射,“猎鹰”9逼近俄罗斯“联盟”火箭连续134次成功发射的封神记录 。
虽然马斯克和他的私营航天公司SpaceX,在业界已经如雷贯耳,但很多网友对他们还不是很了解,有些人的印象仍停留在2020年到2021年“星舰”连续4次爆炸的时候 。实际上,“猎鹰”9和“星舰”是两种完全不同的航天运载系统 。“猎鹰”9是一种传统的中型火箭,而“星舰”则是一种计划飞往月球和火箭的“船箭一体”运载工具 。“星舰”的标签是“火星”、“不锈钢”、“复古”,它们目前面临第一次轨道级发射的重大任务,点火时间一推再推,非常不成熟 。
但“猎鹰”9系列则是一种非常成熟的运载火箭,美国宇航员乘坐“龙”飞船上下空间站、游客去太空 旅游 ,货运“龙”飞船给国际空间站运补给,美国军方发射卫星、“星链”组网、外国客户卫星商业发射,乃至发射小行星拦截器,全部有赖于“猎鹰”9和“重型猎鹰” 。哦,对了,三款“龙”飞船也是SpaceX公司的产品 。
目前,“猎鹰”系列的纪录是进行了140次发射,失败8次,连续成功111次,已顺利进行106次一级助推器回收,另外,它总共有56枚火箭,只有6枚是全新的,其他的全是二手和N手火箭,重复使用最多的是B1051号,目前成功进行过11次发射和11次回收 。同时,还有3枚“猎鹰”9火箭发射和回收了10次 。
说了这么多,我的意思是即使“星舰”和“星链”不靠谱,即使马斯克本人被很多人认为是“大忽悠”、“营销天才”,但SpaceX公司的“猎鹰”系列火箭和“龙”飞船,是实打实做出来的产品,甚至在商业航天领域具有强大的领先优势,值得学习 。
实际上,在《2021中国的航天》白皮书中,我国商业航天优化调整的方向,也在学习和借鉴SpaceX公司的成功经验 。比如白皮书中提到,“1、明确商业航天的发射市场定位 。国家应从航天发射产业发展的角度,明确国家队和商业航天的不同定位,在发展阶段必须为商业航天发射切出一块蛋糕 。2. 改变“唯有成功”的理念 。商业航天需要研制模式上创新,迭代式开发模式,需要对过程中的失败有较高的容忍度 。3. 进行载荷风险承受度分级,为初创企业获得发射服务合同提供可能 。4. 引入分阶段支持机制,通过概念设计合同和发射合同,分级支持商业航天企业发展 。5. 加快商业航天发射场和发射工位政策支持和建设,提高企业自主性 。”
猎鹰9火箭100次成功发射,为何评价猎鹰走过伟大一步?【SpaceX“猎鹰9号”火箭携Crew-4龙飞船进入发射台并完成干式彩排 猎鹰九号 星链计划】北京时间10月24日23:31分,马斯克的SpaceX,完成了第100次成功发射!对于人类的商业航天探索,100次成功,是前所未有的记录 。
从2006年猎鹰1号首次升空至今计算,96%的发射成功率,已经追平甚至略有超过各个主要航天大国的记录 。对此,网友惊呼:创造历史,走过了伟大的一步!
这次的发射任务,是马斯克星链计划的第15批“一箭60星”升空 。其实大家目前对SpaceX火箭发射、回收早已见怪不怪,但这次发射还是有两个值得一提的两点 。
第一,这是本月连续第三次发射,距离上一次发射也仅有6天时间 。在短短的一个月内,猎鹰9火箭已经将180颗星链卫星送上了太空 。
第二,这次发射使用的猎鹰9是一枚“三手”火箭,并且在此次发射任务完成后,又一次被成功回收 。
而在过往的100次成功发射任务中,猎鹰9占95次,猎鹰重型火箭3次、猎鹰1一次 。其中63次发射任务进行了一级火箭回收,45次发射重复使用了先前火箭,其中还有两次用了“六手”火箭 。
从2006年发射第一枚猎鹰1开始,SpaceX共进行过104次发射,其中猎鹰1失败3次,猎鹰9失败一次,成功率超过96% 。失败的猎鹰9火箭,是2015年6月28日搭载龙飞船原型的发射任务,所谓“发射失败”,是指当时火箭发生升空后爆炸 。之所以要强调一下“发射失败”,是因为算上火箭回收、实验等,SpaceX的失败次数,确实很多 。
首先是火箭回收,2016年以前,SpaceX的一级火箭回收尚不成熟,因各种故障导致的回收失败很多,SpaceX官方还制作过一个回收失败混剪来纪念 。
但回收失败并不影响发射目标的完成,所以这些都不算“发射失败” 。
除了实际任务中的失败,还包括地面实验中的事故,猎鹰9曾在2016年的地面点火中爆炸过一次,而马斯克为深空探索准备的星舰原型火箭,也损失过4架 。
此外,还有数次在发射前检查出故障,临时取消任务的情况,这些也未计入“发射失败”中 。算上所有这些失败,马斯克的太空探索之路,其实也是坎坷曲折的 。
SpaceX的经营情况从未公开披露,但如今猎鹰9型号已经成熟,马斯克也开始使用这一型火箭开始快速推进商业计划 。目前已经有893颗卫星发射升空,组成了早期星链网络 。尽管距离马斯克当年计划的42000颗的还很远,但已有的这些已经开始小规模试用 。
马斯克曾明确表示,星链计划完全商业化以后,每年预计能盈利300亿美元,而他要把这些资金全部投入人类移民火星的计划,只是在马斯克大步流星探索未来之时,星链本身的可靠性和运行都引起了争议 。
美国已批准SpaceX发射42000颗卫星计划,如果按照3%的失效率,可能将有1260颗星链卫星失去操控,而这些漫无目的漂浮在太空中卫星将极大地增加撞击风险 。
面对质疑,SpaceX公司给出的解释是,如果推进系统不正常工作,卫星将会自然脱离轨道,并在地球大气层中燃烧,但据了解,这一过程可能需要长达五年的时间.
浅析美国载人龙飞船配套系统:坚持安全性和低成本,满足NASA要求
导读
美国太空 探索 技术公司(SpaceX)的载人龙飞船(Crew Dragon)已于2019年3月成功执行首次无人飞行试验——一号验证任务(Demo-1),并正在执行始于2020年5月底的首次载人飞行试验任务——二号验证任务(Demo-2) 。
载人龙飞船(Crew Dragon),原称“龙骑士”(DragonRider),是美国太空 探索 技术公司(Space Exploration Technologies Corp.,SpaceX)提出并设计制造的第二代“龙”(Dragon 2)飞船 。
SpaceX不仅仅通过继承一代龙飞船——货运龙飞船(Cargo Dragon)的大量成熟设计,迭代出了载人龙飞船(Crew Dragon),还根据载人发射任务的需要和实际情况,为其设计或改造配套系统或基础设施,如猎鹰九号运载火箭、LC-39A发射台、回收船等 。
一、猎鹰九号运载火箭
猎鹰九号(Falcon 9)运载火箭是SpaceX自主设计开发的中型两级液体运载火箭,采用液氧煤油推进剂,自2010年6月首飞,已成功完成80余次发射任务 。同时,猎鹰九号火箭已陆续迭代数个版本构型,目前最新构型也是最后一个重大改进构型为构型5(Block 5) 。
猎鹰九号构型5(Falcon 9 Block 5,F9B5)火箭承担载人龙飞船的发射任务 。根据美国国家航空航天局(NASA)要求,F9B5在设计定型后需成功发射7次,以完成载人评级认证(Human-rating certification),为此SpaceX主要针对载人任务进行了多项安全性和可靠性的改进 。
2018年5月11日,SpaceX顺利完成F9B5首飞任务——GPS三代星(GPS Block ⅢA)和“创世纪”(Berasheet)号月球探测器 。
2018年12月23日,SpaceX顺利完成符合NASA要求、完整配置的F9B5首飞成功——第16次商业补给服务(CRS-16) 。
1.一级设计改进
为应付NASA极高的载人安全要求,F9B5一级的Merlin-1D(梅林/隼-1D)发动机更换了新的涡轮叶片,针对微裂采用了高密度材料 。
为降低类似2016年9月Amos-6卫星发射前静态点火事故可能性以及NASA安全性要求,Block 5型升级了推进剂贮箱增压氦瓶/复合材料压力容器(composite overwrap pressure vessel,COPV)——COPV 2.0,COPV 2.0不易积存冻氧和产生摩擦 。
发射GPS三代星和“创世纪”号月球探测器的F9B5在一二级同时使用了符合NASA载人飞行认证要求的COPV 2.0,之前只有两发F9B5在二级采用了COPV 2.0 。
除满足NASA载人任务要求外,SpaceX在可复用性上也做了多项改进:
◆格栅舵材料由铝合金升级为钛合金;
◆着陆腿由固定式、需人工拆除升级为可伸缩;
◆新型热防护涂层应用在级间段和着陆腿等;
◆发动机架由焊接升级为螺栓连接的Octoweb3.0;
◆发动机周边隔热层升级;
◆整流罩升级;
◆飞行控制、攻角和控制权限改进为其他零部件与允许预留更少推进剂就能完成回收着陆 。
2.燃料加注程序
经过审查,NASA于2018年8月批准了SpaceX“注后即射”(load-and-go)的操作程序申请 。
该程序与SpaceX用于其商业补给任务(CRS)和卫星发射的燃料加注程序一致,即宇航员先登船再加注推进剂然后立即发射 。如果一切按计划进行,发射当天,在宇航员到达发射台前,Faclon 9的COPV将装满氦气并验证其处于稳定状态 。
然后,当发射系统处于静止状态时,宇航员将在发射前约2h登上载人龙飞船 。在地勤人员离开发射台后,发射逃生系统将在升空前约38min启动 。然后,SpaceX发射控制器将在发射前约35min开始加注火箭级煤油(RP-1)和液氧 。
倒计时和发射准备工作可以在火箭发射前的最后一刻自动停止 。无论在火箭发射前后,紧急情况下发射逃生系统将允许宇航员安全撤离 。
图表:二号验证任务(Demo-2)发射前部分时序
采用“注后即射”(load-and-go),是因为SpaceX在猎鹰九号Block 5运载火箭上采取了推进剂增稠措施,采用了深冷技术,即将液氧温度从-183℃降至-207℃,将煤油温度从室温约20℃降至约-7℃,通过提高推进剂密度来提升火箭性能 。
但NASA要求,采用该燃料加注程序需要增加额外的验证和演示方案,包括在搭载载人龙飞船的猎鹰九号Block 5火箭上进行5次乘员登船演练,以实现最终认证 。上述登船演练已在Demo-2发射前完成,并验证了飞行乘组配置和乘员登船时间线 。
二、发射台
载人龙飞船在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心第39号A发射台(LC-39 Pad A,LC-39A)发射 。LC-39A曾是已退役的土星五号运载火箭和航天飞机发射台 。2014年4月14日,SpaceX和NASA签下长达20年的LC-39A独家租赁合同 。
SpaceX针对载人发射任务,对LC-39A发射台进行了一定的改造,包括全新的登船摆臂/廊桥、紧急逃生系统,以及发射台附近的水平集成设施等 。LC-39A的改造从固定服务设施(Fixed Service Structure,FSS)上移除超过50万磅(226.8吨)钢结构,包括曾经用于航天飞机有效载荷舱的旋转服务设施(Rotating Service Structure,RSS) 。
同时,SpaceX还在LC-39A的FSS上增加新层数,以满足任务需要 。此外,SpaceX设计建造了全新配置的发射台传焰道(flame trench)和液体推进剂加注设施 。
1.登船摆臂/廊桥
登船摆臂(Crew Access Arm,CAA)于2018年8月在LC-39A发射台FSS安装完成,用于宇航员登上载人龙飞船,同时安装的还有相关的乘员支持设施 。该摆臂长85ft.(25.9m),宽4ft.(1.2m),高8ft.(2.4m),海拔高度265ft.(80.7m),比原航天飞机配套摆臂安装高度高70ft.(21.3m) 。CAA大部分为钢制,拥有铝制组件 。摆臂全封闭,但两侧都拥有玻璃窗,通体以白色色调为主 。
2.紧急逃生系统
2018年9月,SpaceX将LC-39A原先的紧急逃生系统(Emergency Egress System,EES)入口高度提升至与CAA一致,以帮助在CAA撤回前的宇航员和FSS上同平台工作人员等撤离发射架 。LC-39A的ESS源于航天飞机时代,由7个吊篮组成,每个吊篮最多可容纳3人,吊篮可沿滑索受控减速下滑到距FSS上千英尺外的安全区域 。
2020年4月3日,NASA和SpaceX联合团队完成了端到端的紧急逃生演练(Emergency Egress Exercise),证明了在紧急情况下LC-39A发射台上能够从FSS上安全疏散宇航员及工作人员的能力 。演练中,在FSS高265ft.(80.7m)的位置,工作人员将模拟受伤人员装载到ESS的吊篮中,并安全滑下FSS,然后成功将模拟受伤人员安置到发射台外围的防雷埋伏防护(Mine Resistant Ambush Protected,MRAP)车辆中 。
3.水平集成设施
SpaceX在LC-39A的FSS不远处修建了用于发射前准备工作的水平集成设施(Horizontal Integration Facility,HIF),并为采用火箭运输架设机(Transporter/Erector/Launcher,TEL或Transporter/Erector,TE)而铺设了HIF通往FSS的轨道 。
三、回收船
GO Searcher(始于2016年)和GO Navigator(始于2018年)是SpaceX租用美国盖斯离岸公司(Guice Offshore LLC)并进行了改造的龙飞船回收船,专门用于载人龙飞船的回收和飞行乘组/宇航员的转移 。其中,GO代表Guice Offshore 。
GO Searcher为实现载人龙飞船回收和飞船乘组/宇航员出舱进行了三大硬件改进,包括直升机停机坪、疑似雷达或通信设备的圆顶设施和定制的液压升降机,并配有两艘用于快速搜寻的刚性外壳充气船(rigid-hulled inflatable boat,RHIB),以及紧急医疗设备 。2018年11月,NASA宣布在GO Searcher上顺利完成直升机起降测试和发生宇航员紧急医疗情况下的应急演练 。
此外,GO Searcher参与了2019年3月2日首次无人试飞——一号验证任务(Demo-1)的载人龙飞船的回收任务 。
GO Navigator也采用了GO Searcher的相关改进设计 。GO Navigator在2019年3月首次无人试飞——一号验证任务(Demo-1)的飞船回收和2020年1月的飞行中止(In-Flight Abort,IFA)试验中起辅助作用,并计划执行SpaceX首次载人试飞任务——二号验证任务(Demo-2)的飞船回收任务 。
四、再入回收
轨道再入、溅落海面和回收是龙飞船着陆的三步 。龙飞船将按照预先计划的轨迹重新进入地球大气层,直到落入回收区内的溅落区将被持续跟踪 。溅落区是半径约为5.4n mile(10km)的圆 。回收区位于美国墨西哥湾海岸线外至少15~140n mile(28~260km)的深水区,从得克萨斯州南部到佛罗里达州南部,完全位于美国专属经济区内 。
墨西哥湾将成为发射自SpaceX得克萨斯州南部发射场(布洛斯维尔在建)的龙飞船飞行任务的可能降落地点,也是发射自佛罗里达州的龙飞船飞行任务的应急降落地点 。溅落区将完全被回收区包围,不会延伸到其边界之外 。龙飞船被设计为执行精确着陆,以保证最小化溅落区域和减少回收时间 。
在再入和溅落前,载人龙飞船通过2个稳定减速伞和4个主伞减速 。再入过程中首先展开的是减速伞,以保证在较大、较厚的主伞展开前控制飞船将速度降至无法破坏主伞 。减速伞部署后不久将从龙飞船上释放,主伞将接替部署,而减速伞通常降落在距离龙飞船溅落位置1~2km的地方 。
主伞将使龙飞船减速到约13mile/h(20.9km/h≈5.8m/s),以允许其在墨西哥湾的指定区域“软”溅落 。龙飞船被设计成在溅落后漂浮在海面上,即一旦溅落,龙飞船会短暂地浸没在水中(约3ft./0.9m),然后立即漂浮在水面上等待回收 。
溅落后,龙飞船上的电子定位信标将允许其被在预定位置的龙飞船回收船定位 。首先,两艘在预定位置的刚性外壳充气船(rigid-hulled inflatable boat,RHIB)将到达龙飞船溅落位置,以评估龙飞船状况,评估将包括如果(人)吸入则会致命的超高浓度蒸汽检查等,并确保龙飞船处于直立向上且稳定的漂浮状态 。
然后,回收船将抵达溅落位置,回收人员将把液压升降机放入水中,将龙飞船轻轻地吊离水面,并放置在回收船甲板上 。如果龙飞船上有宇航员,一旦龙飞船安全地固定在甲板上,回收人员会为龙飞船准备乘员出舱程序 。当飞船装载到回收船上时,RHIB将尽可能回收所有龙飞船再入部署的降落伞,包括主伞和稳定减速伞(虽有定位难度而仍在寻求解决方案) 。
当龙飞船被固定在甲板上的机库中时,出口设备将被放置在龙飞船前方,飞船压力将平衡至大气压,侧舱门将被打开,宇航员将开始出舱 。出舱后,宇航员将进入船上医疗评估区开始医学评估 。宇航员和货物将通过直升机(如埃里克森S-64E或波音支奴干CH-47运输直升机)运送到最近的机场 。在某些情况下,两架直升机可用来运送更多的宇航员 。
墨西哥湾沿岸商业港口/码头可用于龙飞船的卸载作业,也可在位于卡纳维拉尔角港口的SpaceX设施或位于卡纳维拉尔角空军基地(CCAFS)的码头实施 。
回收船到达港口后,龙飞船将被卸下并通过卡车运输到SpaceX设施进行进一步的飞行后处理 。根据美国交通部(DOT)要求的SpaceX运输危险废物DOT许可证,SpaceX将确保所有加压罐体在运输前都减压至DOT规定的最大压力 。
总结
SpaceX不仅仅研发出了载人龙飞船并成功载人飞行,还同时设计改造其他相关系统(如火箭)和基础设施(如发射台) 。SpaceX在坚持安全性和低成本的基础上通过飞船的全程逃逸能力实现了“宇航员先登船后加注火箭推进剂”的操作,尽最大可能满足NASA严苛的载人安全性要求,同时通过租借等手段保证了低成本运作载人发射任务的能力,并为其后开展的商业(低轨)太空 旅游 奠定了基础 。
SpaceX“猎鹰9号”火箭携Crew-4龙飞船进入发射台并完成干式彩排
当地时间4月19日,在佛罗里达州肯尼迪航天中心,SpaceX的“猎鹰9号”火箭顶着“载人龙飞船(Crew Dragon)”被推出了发射台,进而为NASA的Crew-4发射任务做准备 。火箭目前在肯迟游槐尼迪的39A发射台处于垂直位置,并在4月20日凌晨跟发射团队和机组成员成功进行码友了干式彩排 。
这次任务将把NASA宇航航员Kjell Lindgren、Robert Hines和Jessica Watkins及ESA宇航员Samantha Cristoforetti送往国际空间站(ISS)以执行他们计划的科学任务 。这是Hines和Watkins的第一次太空飞行,也是Lindgren和Cristoforetti的第二磨携次飞行 。
等到抵达后,Crew-4宇航员将跟NASA宇航员Raja Chari、Tom Marshburn和Kayla Barron及ESA宇航员Matthias Maurer进行短暂重叠,后者在2021年11月作为该机构SpaceX Crew-3任务的一部分飞往空间站 。
这次任务将使用一艘全新的载人龙飞船,乘员们将其命名为自由号(Frredom) 。任务指挥官Lindgren在Twitter上发文说明了这个名字的意义--“这个名字颂扬了一项基本人权以及无拘无束的人类精神所带来的工业和创新 。” 另外,该航天器的名字还让人想起1961年5月5日曾搭载Alan Shepard的“自由7号(Freedom 7)” 。

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