马斯克的猎鹰9号火箭升级到了1.1版本开始回收试验
马斯克区块链
马斯克论坛-专业讲解马斯克赚钱生涯的官方论坛
admin
2022-03-25 23:00

马斯克的猎鹰9号火箭升级到1.1版,开始进行真正的回收实验,每次都“搭便车”。也就是说,发射客户的负载后,一级火箭完成业务后,还有一些余力,所以要多带一点燃料进行回收试验。

你想,如果火箭是从卡纳维拉尔角发射的,那它一定是面向东方的,大海在东方。火箭接近抛物线行进,当一级火箭快要烧坏时,一级火箭的速度没有达到第一宇宙速度。这时一级和二级分开,二级火箭加大力度,再次推进。一、将负载加速到第一宇宙速度,进入预定轨道。

一级火箭此时已经完成任务,速度还没有达到第一宇宙速度,所以一级火箭仍会沿着抛物线轨迹落入大西洋。马斯克要进行火箭回收实验,需要在预定的着陆点放一艘大型平船,并在那里等待。一级火箭需要做的是调整姿态,对接朝前,打开网格舵,精准调整弹道。

时机成熟时,发动机再次点火。使用剩余的燃油,开始反向推力减速。Merlin 1D 发动机的推力增加到 67 吨。火箭的空壳实际上并不重。所以,只开9个引擎中的一个就太过分了,油门一定要开小。而且,在回收过程中,火箭剩余燃料燃烧越来越少,整体重量越来越轻。发动机必须进行相应的更换,精确的控制能力也很关键。

最后,火箭已经很轻了,发动机的推力应该控制在只比重量少一点,这样火箭才能在平船上慢慢着陆。但是说起来容易,实际做起来却很难,因为稍有差错就无法完成回收。例如,如果倾斜几十米,火箭就会掉入水中。就算是瞄准大平船,下来的时候,细长的火箭也不是垂直的,微微歪着,也没有站稳,最后落在大平船上,或者说是速度控制失控了不好,直接砸坏了大船。它不经常发生。

2015年4月,猎鹰9号回收试验就是这样,火箭倾斜,最后掉在船上爆炸。于是马斯克带领工程师们期待着下一次回收测试,火箭将稳稳站稳。

下一次是 6 月 28 日,届时猎鹰 9 号将发射龙飞船。这次出动的大型平板船是“我还是一如既往的爱你”。这艘船上的工程师等着左边的火箭没有来,右边的火箭也没有来。只是后来。谁知道,这一次根本没有机会做恢复实验。猎鹰 9 号火箭在起飞 3 分钟后爆炸。幸运的是,龙飞船立即与火箭分离,打开降落伞落入水中,里面的货物一无所有。大损失。

当然,SpaceX 自己也展开了调查。他们认为,外购厂家生产的火箭二级液氧储罐的氦气瓶支架螺栓发生故障,导致氦气瓶泄漏,液氧储罐因压力过大而爆裂。NASA 在给出报告之前调查了三年。他们认为,不仅仅是外包厂商的问题,SpaceX在发包时是按照行业标准选择螺栓,而不是按照航天标准发布的要求。你想要什么?难怪别人会让你做你想要的。

针对这个缺陷,SpaceX 很容易采取补救措施,但这种思维方式无法改变,因为使用廉价的工业级标准而不是昂贵的航空级标准是 SpaceX 的既定政策。

猎鹰9全推力版

马斯克等人已经憋了半年多没有发射火箭。它们的特点是快速迭代。猎鹰9号全推力版正式亮相,长度已拉长至70米,近地轨道运载能力达到22.8吨。我们的长征五号乙运载火箭具有25吨的近地轨道运载能力。也就是说,猎鹰九号的运载能力已经接近长征五号乙等大型火箭的运载能力。全推力版本的起飞重量为550吨,长征5B为800多吨。我们的火箭比别人大很多,但近地轨道的运输能力并没有大多少。那是因为猎鹰 9 号努力减轻自身重量。我们的火箭设计并没有那么激进。

但是,长征五号乙是一级轨道,没有二级轨道。猎鹰火箭有第二级。猎鹰9号的第二级只有真空版的梅林发动机,比较弱,所以如果是命中GTO轨道,也就是同步转移轨道,只能命中8.3吨,而长征五号可以打14.5吨。

Merlin 1D引擎也得到了改进和升级。推力可以大范围调节,甚至可以超越关卡玩。推力达到额定值的110%,即86吨。如果猎鹰的九个引擎中的一个或两个发生故障,没关系马斯克火箭,其他引擎性能超群,仍会将有效载荷送入轨道。

梅林一维引擎

别说,SpaceX的迭代速度真的很厉害。当年的梅林发动机,就是推力30多吨的普通弱鸡。现在经过反复升级,不仅推重比空前,达到190,而且比冲已经接近分级内燃机,推力提升近三倍,达到86吨。世界上没有任何火箭发动机有如此重生的变化。

马斯克 火箭 蚱蜢_马斯克火箭_特斯拉正传缔造者马斯克及周围的创意世界

猎鹰9号全推力版本还有一些其他的改进,比如安装了用于回收的支撑腿,还为载人龙飞船留下了接口。当时美国没有载人航天能力,去国际空间站还得坐俄罗斯的联盟号,别说有多难受。NASA 对 SpaceX 的要求是等到货运版的龙飞船稳定下来,性能好之后,才能升级到载人版。NASA 还是比较稳定的,没有马斯克那么激进。

2015年底,新的实验机会来了。首先,这次发射的有效载荷质量比较小,一共11颗立方星,总重量只有1.9吨。对于猎鹰火箭的全推力版本来说,这个负载真的不算什么。也就是说,可以留出大量燃料用于回收实验。马斯克和工程师们计算了一下,燃料足以让一级火箭飞回发射场,所以不需要在大西洋的平船上降落,可以避免很多不必要的麻烦。如海上的强风,船舶的摇晃。

当然,工程师们仔细检查了所有的环节,尤其是第一层和第二层之间的分离机制。过去,火箭的分离喜欢用爆炸螺栓。不过猎鹰九号火箭的第一级是要重复使用的,不能炸一次,必须使用可以反复锁定的装置。燃油也应重新调整。

猎鹰 9 号飞行 20 发射/回收的长曝光拼接照片

发射多次推迟到12月21日晚上8点30分。火箭的发射实际上非常快。几分钟后,火箭的第一级与第二级分离。上面应该做什么。火箭第一级开始返回测试。这次又回到了发射场,所以在空中转了一圈,180度掉头。

马斯克的粉丝很多,卡纳维拉尔角周围的人都聚集在一起观看火箭发射。估计有10万人,网上看直播的人数就更难统计了。众人眼巴巴地看着火箭划出半条抛物线,然后转身又原路返回。一级火箭逆风顺利点火,发动机开启反向推力,到达接近地面的地方时,支撑腿完全伸直,火箭缓缓降落在着陆场上,站稳了。每个人都爆发出海啸般的欢呼声。SpaceX 终于创造了历史。垂直回收的一级火箭首次在实际发射过程中成功。

猎鹰 9 号首次在陆地上成功回收

但是,从实验的角度来看,还有很多数据需要分析。最后大家得出一个结论,火箭第一级如果要飞回发射场,应该预留15.3~17.1%的燃料,容量损失为53~57%。%之间。如果不回头,在海上的大型平板船上抛物线降落,那么只要预留7%的燃料,运载能力就会损失29%,相对可以接受。

因此,在海上回收更具成本效益。在平板上回收成功是必修课。2016年1月,为了从加州范登堡发射Jason-3海洋观测卫星,马斯克还剩下最后一个猎鹰91.1基础版,所以让我们用这颗火箭发射吧。这次火箭在海上回收,平板船再次出动。这一次,火箭准确地落到了舰上,但4条着陆支撑腿中的一条没有锁住,最终火箭倒了下去,引发了爆炸。这是最后一次颤抖,但他仍然没有停止。

没关系,后面还有一个发射任务,可以做实验。本次发射的是同步卫星,代号为SES-9,重5吨,需要送入同步转移轨道。这是SpaceX当时收到的最重的卫星。

SES-9 卫星在整流罩中

因为这颗卫星又大又重,快要接近猎鹰九号的极限了。要储备火箭回收的燃料,就必须拉长。为了多装一点燃料,我们不得不想出压罐底的绝招,也就是低温充填技术,也就是将液氧的温度再降低一点,到几十度低于沸点的度数。热胀冷缩,过冷液氧体积缩小,原来的油箱可以多加一点。蚊子腿也是肉。如果你可以多打包一点,你可以多打包一点。

不过好事多磨,原计划2月底上线,但因种种原因一再推迟。尤其是2月28日,本该上线。结果,一艘船意外闯入着陆区,不得不推迟发射35分钟。煤油无关紧要。液态氧被冷冻到-200度。结果发动机没有足够的推力,故障检测系统及时自动停止发射。

来来去去,一直到 3 月 2 日才发射。火箭已经站了一个星期,只好把它拆下来送回工厂维修。马斯克下达了死亡令,发射必须在 3 月 4 日。如果卫星没有在规定的期限内发射,不仅不赚钱,还要支付违约金。马斯克的钱什么时候松了?早期很紧。

直到3月4日晚23点35分,猎鹰9号从卡纳维拉尔角的40号站起飞。起飞四分钟后,火箭实现了第一级和第二级的分离,第一级任务完成。完成的。这一次,一级火箭的姿态控制稳定,天气条件也很好,火箭逆风点火。但在最后一刻,火箭居然停了下来。它从几百米的高空落下,砸在了平板飞船上。

马斯克火箭_马斯克 火箭 蚱蜢_特斯拉正传缔造者马斯克及周围的创意世界

我仍然像往常一样爱你带着被击毁的火箭的残骸回家

不过,轰轰烈烈,这一次没有爆炸的痕迹,因为火箭最后因为燃料烧光而停了下来。也就是说,这次发射已经快接近火箭的运载极限了,返回用的燃料已经死了,根本没有余地。在最后一刻,燃料烧光了,掉到了船上。

这些问题并非不可克服。4月8日,猎鹰九号将龙飞船送入太空,火箭第一级也成功停在海上的大型平板船上。这次海上回收终于宣告成功。至此,马斯克的第一阶段回收试验已经结束,要解决的关键问题是火箭能否安全可靠地倒转着陆。最终,这项技术最终被 SpaceX 掌握。

猎鹰 9 号终于在海上回收

火箭的反推力回收其实有很多技巧。其实我国的长征八号也在考虑回收利用。序列号应该是长征8R。它会是什么样子,我现在不能肯定。但我们遇到的问题是发动机的推力太大,超过了一级火箭弹壳的重量。长征八号有两个助推器,助推器根本没有分开。它们挂在一级火箭上作为配重,以便在回收时增加一些重量。

要知道,发动机的推力很大,恢复也不是不可能。然后才严格控制开机时间。让火箭做一次自由落体,下落的时间更长,这样速度就快一点。接近地面时,发动机点火两次马斯克火箭,相当于急刹车。测量应该非常精确,就在速度降到0的时候才降落。如果反推时间过长,火箭就会由落转升,无法收回。

所以长征八号火箭第一级使用的YF100发动机的推力还是太大了,足足有120吨,所以要换成能严格控制油门的版本。猎鹰九号赚大了,就用九个引擎中的一个,打开油门,提早开始减速,减速时间够长,一切都可以平静下来,也有足够的时间慢慢调整。

蓝色起源的新谢泼德火箭

到目前为止,真正让火箭回收成熟的人是马斯克一家。贝索斯的蓝色起源也从事火箭垂直起降,但他的目的是从事太空旅游,载人飞到亚轨道高度一圈,体验3到5分钟的失重感,然后载人飞船将分离,打开降落伞落入海中,火箭向后飞落着陆。这并不是真正用于发射卫星的火箭。

新谢泼德垂直回收

蓝色起源的火箭被称为“新谢泼德”。谢泼德并不是美国第一个实现亚轨道飞行的人。这玩意儿是用来太空旅游的。.

当然,蓝色起源也有一个严肃的火箭,叫做“新格伦”,来自格伦美国的宇航员进入了环绕地球的轨道。当然,“新阿姆斯壮”火箭也有后续计划,但到目前为止,新格伦还没有发射。

因此,在新兴的私营航天公司中,除了过去 NASA 带出的波音、洛克希德等老牌国防承包商外,也就是马斯克旗下的 SpaceX,800 年来一直在研发具有竞争力的运载火箭。后来猎鹰九号越来越成熟,复苏也越来越顺利。如今,别人的火箭可以重复使用10次,大大降低了发射成本。今天,猎鹰火箭的成本低于我们的长征火箭。

不过,马斯克仍在一步步推进下一代重型火箭的研发。毕竟猎鹰九号的潜力已经基本被挖掘出来了,它们连最大的卫星都打不过。为了以最快的方式制造重型运载火箭,马斯克再次想出了他的绝招。下次再说吧。

有兴趣的记得关注我的账号。