SpaceX的发射流程大致相同:火箭升空,各级分离,有效载荷继续飞向太空。但鲜为人知的是,这些硬件在飞行途中经历了什么,以及SpaceX如何改进那些通常被火箭抛弃或仅使用一次的系统。
有些区别显而易见,例如助推器返回发射塔。另一些则隐藏在飞行器内部,例如火箭燃料可以帮助控制发动机,压缩气体可以使各级火箭分离。
以下是关于SpaceX及其火箭发射的七个令人惊讶的事实,我们敢打赌你肯定不知道。
大多数火箭的第一级在完成任务后都会被丢弃。而猎鹰9号的第一级则可以掉头着陆,同时第二级继续携带有效载荷进入轨道;NASA在2015年SpaceX首次成功实现轨道级助推器着陆时,就记录了这一过程。
并非每次任务的顺序都相同。在另一次NASA记录在案的飞行中,龙飞船在助推器尝试着陆之前就已经进入轨道。不同之处在于,SpaceX计划对第一级进行受控返回,而任务的其余部分则独立进行。
整流罩是卫星在上升过程中围绕其的保护壳,火箭会在穿过大气层最厚的部分后将其释放。
SpaceX 回收并重复使用整流罩半片;其猎鹰用户指南称,截至 2025 年 2 月,之前飞行过的半片已用于 307 次任务。
这使得整流罩不仅仅是发射后即被丢弃的包装。助推器着陆固然备受关注,但SpaceX也把这些大型整流罩视为值得回收、检查和再次飞行的硬件。
2020年,猎鹰9号火箭将美国宇航局宇航员鲍勃·贝肯和道格·赫尔利送入太空,执行Demo-2任务,他们乘坐的是龙飞船。同一枚一级助推器后来又发射了一架无人货运龙飞船,美国宇航局将这次发射认定为该助推器的第四次飞行。
人们很容易认为分配给宇航员的火箭只会使用一次。但这个例子展示了SpaceX如何在载人发射后回收助推器,并为下一次任务做好准备,而搭载宇航员的飞船则继续自主飞行。
级间分离是一个关键时刻。用过的助推器必须脱离,上面级才能继续飞行。SpaceX 的猎鹰火箭用户指南指出,气动装置会释放并推开猎鹰火箭的各级,以及猎鹰重型火箭的侧助推器。
与指南中描述的传统爆炸分离系统不同,猎鹰的气动系统使 SpaceX能够对实际将要飞行的硬件进行功能测试。
这样,工程师们就可以在火箭到达分离机构必须工作的位置之前,检查其分离机构的性能。
预期顺序很简单:先断开一级火箭,再启动下一级。星舰采用热分离技术,即在助推器发动机完全关闭之前,先点燃其上级发动机。
这样一来,在火箭分离过程中,发动机尾气就会靠近助推器。在SpaceX的V3设计中,助推器燃料箱的前部穹顶在分离过程中会直接暴露在外,但燃料箱内部的压力和一层保护性的钢层可以帮助它承受这一过程。
猎鹰9号火箭自带着陆支架,用于着陆时支撑自身。SpaceX公司设计的星舰超重型助推器则采用了不同的回收方式:它会返回发射场,由发射塔进行回收。
令人惊讶的是,着陆设备是在地面上准备的,而不是在飞行过程中携带。该公司也超越了单次回收演示——在星舰第七次飞行测试后回收的超重型助推器,在第九次飞行测试中再次被回收。
火箭发动机在飞行过程中必须进行控制以保持飞行器航向,而控制发动机需要动力。SpaceX 的猎鹰火箭用户指南指出,第一级推力矢量控制系统利用高压煤油系统供油,而不是单独携带液压油。
换句话说,火箭燃料在燃烧前还要承担第二项任务。SpaceX 表示,这消除了独立液压系统以及液压油耗尽等潜在故障点。
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