筷子夹火箭,SpaceX再创奇迹!马斯克留给我们多少空间有待追赶?

说宇宙寻真理 2024-10-19 14:09:20

全球航天业迎来万众瞩目的历史性时刻,SpaceX星舰火箭首次完成了“筷子夹火箭”的奇迹!

当地时间13日,星舰从得克萨斯州基地发射升空,一级助推器与二级飞船不久后成功分离。七分钟后,助推器稳稳降落到发射塔,并且被两条被称作”筷子“的机械臂牢牢夹住,星舰飞船则重入大气层,在印度洋顺利溅落。

这是星舰火箭的第五次轨道试飞,同时这也是SpaceX迄今为止做过最大胆的创新尝试。不仅标志着太空探索公司在火箭复用上取得了又一重大突破进展,还预兆着马斯克的火星移民计划将更进一步。

一时之间,美国前总统特朗普特意发文祝贺,全球航天业都陷入了热烈狂欢之中。相比之下,如今我国的火箭回收技术又发展到了什么地步?

星舰五次试飞

星舰是目前全球运力最强、体积最大的运载火箭,高120米,直径宽9米。它搭载了33台猛禽发动机,单台猛禽可提供230吨的庞大推力,星舰的总推力更是高达7500吨,能一次性将100多吨重的物体送入太空轨道。星舰共有两部分组成,分别是一级超重型推进器与二级飞船星舰。

在此之前,星舰累计进行了四次试射。最早首次试射定于2023年4月,但火箭在一二级分离前突发爆炸。第二次试射是同年11月,但助推器和飞船再度发生爆炸。第三次试射是今年3月,火箭一二级成功分离,但一级助推器在着陆点火时突然解体,飞船再入大气层时直接失联,三次试射均以失败告终。

直到今年6月,星舰的四次试射,一二级成功分离且按照预定计划各自降落至墨西哥湾与印度洋,SpaceX才迎来了星舰任务的首次成功。而10月13日的第五次试射,SpaceX一共制定了两个任务目标,第一是星舰航天器重返着陆时,降落在印度洋水域。第二就是尝试对一级助推器进行回收。

第二项任务是星舰系统的首次尝试,为此SpaceX还研制了一套筷子机械臂。它是一套复杂高效的火箭回收系统,主要有两个巨大的机械臂构成,单个机械臂高18米、长36米,由铁架底部的绞车系统提供动力,能沿着轨道进行上下垂直移动。

得益于液压油缸的可伸缩功能,两条机械臂能随时进行合拢打开动作,从而对降落的火箭进行抓取。考虑到火箭回收时产生的强大冲击力,SpaceX还为机械臂研制了液压缓冲系统。不仅能有效分散冲击力,还能让机械臂在高速精准操作中,始终保持稳定高性能。

考虑到火箭降落位置不可避免的会出现微小偏差,SpaceX将机械臂与勤务塔固定处的距离保留在34.8米,接驳台面长20米。以确保能在细微偏差意外下,依然能准确捕捉星舰助推器。

一切准备就绪以后,当地时间 8 点 25 分,星舰开始发射升空,火箭一二级脱离之后,一级助推器掉头点火,按照设定程序开始实行降落。距离地面800米时,助推器关闭6台发动机,依靠剩余3台维持垂直状态。

在极其精准的控制技术下,火箭高度下探至距离地面65米,此时火箭只保留1台发动机的运转,2/3的部分已经落在了机械臂之下。随之火箭稳稳悬停,机械臂迅速收拢。整个过程用时7分钟上下,背后却尽显SpaceX公司高超与令人惊叹的研发功底。

在此之前,马斯克预测此次助推器回收测试的成功率只有50%,这无疑是一次勇敢伟大的尝试。成功后,马斯克第一时间将X平台的头像更改为了星舰实现筷子回收的定格照片。

同时马斯克发文声称:已对星舰助推器进行检查,臂架安全归位,整体状态尚佳,但外部发动机喷嘴因受热出现轻微变形。星舰的设计目标就是升空落地一小时后能实现再飞,助推器5分钟内可以返回,为后续推进剂重装预留时间。

美国前总统特朗普表示:助推器下降太快,我以为SpaceX的任务要面临失败了。有机会一定要让马斯克来详细解释下其中的原理,要知道他可是我们美国的人!

中国的火箭回收

星舰的第五次试射,除了新增机械臂回收外,SpaceX对星舰本身的隔热罩技术也进行了全面升级,增加了全新隔热片、备用烧蚀层等先进材料,让星舰在重返大气层时能更游刃有余的应对低于外部高温。此外的超重型助推器B12也实现了多项升级,对火箭的性能与稳定性实现了极大提升,最终得以实现了筷子夹火箭的壮举。

本次试射成功不仅是SpaceX公司技术上的胜利,更对全球商业航天产生了极其深远的影响,它再次证明了SpaceX一直贯彻坚持的回收模式是无比正确的道路。可以预想,日后将会有更多兴趣投资者进入商业航天,让太空旅游成为现实。

但对马斯克而言,星舰的成功意味着他的终极火星梦将更进一步。通过不断完善更新星舰发射技术,降低成本提升运输力,火星移民计划并非是遥不可及的童话。

2020年时,马斯克在第67届国际宇航大会上详细介绍了自己的火星殖民计划。他表示SpaceX将研发一套星际交通系统,该系统分别由超重型火箭、客运飞船与货运版飞船组成。

这些设备能单次送100人进入火星基地,成本控制在单人20万美元,最终甚至可能降低至10万美元。而该计划的终极目标是建造一个可容纳100万居民的火星基地,整个计划完成时限是100年。

马斯克已经朝着火星计划更进一步了,而我国的火箭回收项目又发展到了哪一步呢?2024年9月11日,我国商业航天公司蓝箭航天迎来了新进展,自研的朱雀三号VTVL-1试验火箭成功发射,首次实现了中国商业航天公司10公里级别的垂直起降回收试验。

这是中国商业航天在可重复运载火箭技术上的重大突破,要知道火箭回收一共分为三种方式,分别是伞降回收、栅格舵回收与垂直回收。这里面只有SpaceX提出的垂直回收具备真正的火箭重复利用效果,而先前我国一直固定在前两种模式,可见蓝箭航天的成功是一次从0到1的伟大突破。

根据蓝箭航天的官方表态,未来三年内,该公司有望实现低成本、高频次、大运力且可重复使用的航天发射。下一步蓝箭航天降对火箭的入轨复飞进行大胆尝试。

商业航天是一个需要重金投入的行业,每次失败都意味着之前的所有投入都付之一炬,这对航天公司的资金是十分严峻的考验,因此中国的商业航天同时也需要政府的扶持与关照。

中国航天长期坚持独立自主的原则,力求所有核心技术都掌握在自己手中。但我们也要承认目前所面临的滞后性,尤其是在卫星制造能力与火箭运载能力两大方面,距离SpaceX更是有着巨大的差距有待追赶。

信息来源:

新华网:新闻分析丨“筷子夹火箭”回收有何重要意义每日经济新闻:马斯克创造历史!“筷子”成功夹住火箭!特朗普:马斯克可是咱们的人头部财经:马斯克的下一步:SpaceX星舰回收后的火星计划如何加速推进?

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