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时间:2018-12-07 21:11  编辑:dede58.com

点击查看原图北京时间9月1日晚11点,发生了一件令全世界所有航天迷都扼腕叹息的事情,美国SpaceX公司的猎鹰9号火箭在发射前点火试车时爆炸,星箭俱毁。其实不仅仅是航天迷了,SpaceX公司力主航天廉价化,总裁马斯克誓言让普通人也能上天的雄心壮志,激发了包括中国民众在内的全人类航天梦。那么,对于这次航天事件,背后有什么事情是我们可以了解一下的呢?

猎鹰9号是一款什么样的火箭?廉价、高性能、激进廉价

首先,猎鹰9号当然是SpaceX公司所力主那样,是一款廉价火箭。它的一次发射费用约为6000万美元,这个价格已经追平以前市场上最廉价的中国长征2E、长征3B火箭,甚至略低。

而SpaceX公司还在大力发展猎鹰9号火箭的一级回收技术,即猎鹰9一次发射后,它的第一级不是直接抛弃,而是通过发动机继续工作,自己飞回陆上发射场或海上回收平台进行回收。这样,第一级多次重复利用,组装的“二手”火箭,造价自然会更便宜,届时SpaceX公司就可以真正大声地宣布对中国长征火箭确立成本优势了。

技术上说,猎鹰9是一款二级火箭,为什么它只回收第一级呢?因为第一级分离的高度是80公里左右,这还在大气层内,箭体回收时受到的热负荷并不大,还可以用。而第二级是要送卫星飞出大气层的,它的速度也超过了第一宇宙速度7.9公里/秒,重返大气层会被烧毁,回收不了。

高性能

技术上说,猎鹰9当然还是一种设计非常激进的火箭。

首先出人意料的是,它采用的梅林1D液氧煤油发动机性能其实一般,比冲只有311秒(比冲越大,油耗越小),比起中俄的液氧煤油发动机小了大约5%。

但猎鹰9的整体设计非常出色,它的发射质量约为550吨,近地轨道(LEO)运载能力达到22.8吨,地球同步转移轨道(GTO)运载能力达到8.3吨。而我国今年6月首次发射的长征7号,发射质量597吨,但LEO运力仅13.5吨。

也就说,长征7号的运载系数仅有猎鹰9号的一半左右!

其实不仅中国长征火箭了,就是美国最先进的、采用氢氧发动机的德尔塔4重型火箭,运载系数也与猎鹰9有较大差距,要知道氢氧动力火箭运载系数天然比液氧煤油动力火箭有优势。

激进

所以,猎鹰9的设计非常激进,它将箭体结构做得非常轻,与此同时,还要将一级回收再利用,而且它的发射准备是“三平准备”方式。

所谓“三平准备”,即火箭发射前是水平躺在地面上测试,然后水平进行整体星箭对接,再水平躺着运送到发射台,最后再在发射台上起竖。

这种方式会让发射前的准备工作变得便捷,发射场设备可以简化到最低程度。但火箭是一种非常精密、复杂、娇嫩的机器,水平星箭对接、水平运到发射台上再起竖,对保证火箭的可靠性提出了极大的挑战,特别是猎鹰9的箭体做到这么轻的情况下。之前,采用“三平准备”的主力火箭仅有俄罗斯的联盟火箭,看来马斯克的冒险精神确实可与战斗民族一拼。

而猎鹰9还有一项惊为天人的设计,就是以前大家发射近地轨道航天器(如空间站、飞船、成像卫星)会用二级火箭,而发射高轨道航天器(如GPS卫星、通讯卫星)会采用三级火箭。发射高轨航天器用三级火箭,原因是星箭在进入近地轨道后,可以抛弃第二级减轻重量,这样往高轨道运送的效率更高。例如,我国就用二级的长征2E发射近地卫星,三级的长征3B发射高轨道卫星。

可能马斯克和他的工程师们觉得,既然我们都已经把二级的猎鹰9做得那么轻、运载系数那么高了,就没必要再加第三级了。于是猎鹰9是一种火箭包打天下,既可以发射近地轨道航天器,又可以发射高轨道航天器,以后还会发射火星探测器,这样生产上会更有效率、成本更低。

不彻底解决安全性的廉价火箭,不是真的廉价卫星比火箭更贵

我们许多人买东西,都宁愿多花价钱,去买更耐用的,一般来说廉价货质量不行,不但用起来闹心,可能最后还要花费更多的钱。

前面说,猎鹰9现在的发射成本是6000万美元,尽管还有一个价格差不多的长征火箭,但也是全球最低了。但猎鹰9这次要发射的通讯卫星,造价达到2亿美元,现在的卫星越来越重、越来越先进、造价也越来越高,其实卫星造价早就普遍超过发射费用。

所以说,不真正解决安全性的廉价火箭,不是真的廉价。

卫星的造价一般都是火箭发射成本的3倍以上。好在此次猎鹰9发射的只是Facebook公司用来为非洲偏远地区提供互联网接入服务的通讯卫星,不算特别先进,也不算特别贵;要是发射的是,造价8亿美元一颗的先进宽带通讯卫星,那就真的要哭了。

SpaceX公司的发射准备流程可能也存在问题

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