| 雜感: 太空探索公司重覆使用火箭的可能和意義 |
| 送交者: 寡言 2013年11月24日11:38:14 於 [天下論壇] 發送悄悄話 |
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一 太空探索公司(SpaceX)從創建起就幾乎回收使用運載火箭。最開始的設想是用降落傘減速。 宇宙飛船重返大氣,先是靠大氣阻力減速, 所以宇宙飛船有一個很硬耐高溫的底座,能讓空氣把飛船速度減少到降落傘能大開的程度。和宇宙飛船不同,第一級火箭在高空和二級脫離後在重量作用下下墜,進入稠密大氣層時速度已經大到讓彈體解體,降落傘派不上用處,因此SpaceX開始考慮用第一級火箭發動機減速的方案。 請注意的是,太空探索公司考慮的回收第一級火箭(然後回收第二級以及宇宙飛船)。即使過去美國航天飛機,能重覆使用的也是航天飛機本身,而不包括起飛是兩個助推器。 SpaceX獵鷹9不用固體火箭助推器,它要回收的是完整的第一級火箭。 從設計角度,SpaceX第一級使用9台Merlin火箭發動機,第二級使用一台稍有區別的Merlin真空火箭發動機,從回收重覆使用的角度,回收第一級火箭的意義遠大於第二級。 SpaceX將於2014年發射獵鷹9重型。 獵鷹9重型包括三個捆綁在一起的第一級火箭,每個有9台merlin火箭發動機, 如果不能回收,損失的是30台發動機(第一級加第二級),如果能回收第一級,即回收了27台發動機。 火箭第一級和第二級分離時,基本用光所有燃料,只剩彈體和發動機,重量不足原來十分之一。 如果用火箭反推減少火箭下降速度,重新點火的發動機的推力要大大小於起飛重量時發動機推力。目前,獵鷹9號計劃是啟動三台發動機,減速減少到一定程度,關閉發動機,讓第一級在重力下加速,當速度大到一定程度,再啟動火箭發動機減速。當然,如果液體燃料火箭發動機火箭推力可變,調整範圍極其靈活,技術而言,單台發動機也足以使火箭第一級平緩降落。SpaceX獵鷹9v1.19月發射試圖回收第一級,最後第一級彈體開始旋轉失控,回收實驗只取得部分成功, 可見還有很多困難。 不管成敗,太空探索公司都是一個富於冒險精神公司。 二 如果太空探索公司能回收第一級火箭,就為回收整個運載火箭打開一條光明大道。 即使僅能回收第一級火箭並重覆使用,也能大大降低衛星發射費用。 衛星發射成本降低了,對衛星本身又有什麼影響呢? 眾所周知,衛星發射費用極其昂貴,所以設計製造公司要利用每一公斤有效重量,不惜用最昂貴的技術,最好的原件。 如果衛星發射費用大幅度降低,衛星設計和製造工程師就可能使用更廉價的技術,從而大大降低衛星本身的成本。 只有衛星單位重量發射和製造成本都大幅度下降,人類才能在太空中建造更複雜更大的空間站。人類跳出地球才真正具有某種現實性。 Eon Musk的夢想是以每人五十萬美元的價格送8萬人到火星殖民,這意味要以相對廉價的代價送幾十萬乃至上百萬噸載荷進入太空。不管從何種意義,這都是一個夢想,而且是對人類未來極其重要的夢想。 |
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