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1 # cnBeta
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2 # 魑魅涅磐
臺北時間5月31日凌晨3點22分,鋼鐵俠馬斯克旗下的SpaceX完成其首次載人飛船發射,並順利將兩名航天員送入太空。此舉不僅是世界範圍內首次由商業私人公司完成的載人太空,更是SpaceX開啟其載人航天的歷史壯舉第一步。我們透過整個發射、回收過程來簡述一下獵鷹9運載火箭是如何將載人龍飛船送入太空預定軌道後,一級火箭是如何安全返回大西洋預定火箭回收平臺“我依然愛你”號的。當臺北時間3點22分發射指揮大廳按下發射按鈕後,3點23分火箭發動機點火達到全推力狀態,火箭開始升空離開發射臺飛向太空。2分36秒後獵鷹9號一級火箭與二級火箭成功分離,一級火箭的9臺發動機按照預定程式全部停機,這個時候火箭並沒有和此前返回陸地一樣,啟動姿態控制系統讓火箭完成180度掉頭操作,而是火箭在慣性和重力的作用下開始以拋物線形式朝地球墜落。4分20秒後一級火箭順利穿過大氣層開始返回著陸準備工作,6分22秒一級火箭最中間的發動機開始重新點火啟動,藉助火箭發動機的反推作用下,火箭下墜速度大幅降低;8分35秒時,一級火箭在飛行計算機和發動機控制系統和精確制導系統的協調配合下,一級火箭自動完成降落在位於大西洋上的“我依然愛你”號火箭回收駁船上。經過三天多的時間航行,搭載有獵鷹9一級火箭的“我依然愛你”號回收駁船在自航推進的方式下,順利從幾百海里遠的大西洋預定回收點返回佛羅里達州卡納維拉爾港。那麼在2分36秒與一級火箭順利分離的二級火箭又是怎麼飛行的呢?分離兩秒後二級火箭上的那臺真空版的梅林1D+火箭發動機開始點火推動二級火箭和飛船繼續飛行,持續點火飛行8分鐘後,二級火箭發動機按照預定程式停機,火箭和飛船繼續以慣性的方式飛行。火箭飛行12分鐘10秒左右的時候,二級火箭和載人龍飛船按照預定程式完成船箭分離,飛船開始依靠自身推力朝國際空間站預定軌道經過變軌操作飛去。至此獵鷹9火箭順利完成載人龍飛船全部發射任務,一級火箭也順利降落在回收平臺上。其實這次獵鷹9火箭發射載人龍飛船的過程比此前發射通訊衛星等高軌道航天器容易的多,因為相比發射通訊衛星等高軌道航天器時,二級火箭需要經過兩次點火加速而言,發射載人龍飛船隻需要一次點火加速即可滿足發射推力需要,而且發射載人龍飛船沒有整流罩分離這個過程,所以整個發射過程的簡化意味著可靠性和安全性的提升。其次是這次發射載人龍飛船的過程中,獵鷹9一級火箭為什麼沒有直接返回陸地回收點,反而選擇了海上回收呢?其實說到底也是為了保障整個發射的安全可靠性。因為相比返回海上沒有一級火箭180度掉頭和只損失15%的運載力相比,這次發射的載人龍飛船雖然重量只有9噸重,但是為了保障整個火箭在發射過程中,一級火箭的9臺發動機就算某臺出現故障導致推力降低的情況下火箭仍然發射正常,獵鷹9運載火箭的發射質量相比此前輕了一些,帶來的好處是就算是發動機總推力降低也不會影響到二級火箭和龍飛船的正常入軌,但是壞處就是一級火箭沒有足夠的燃料返回陸地,只能選擇海上回收。而且按照SpaceX和馬斯克的設想,SpaceX的目標可不僅僅停留在只回收一級火箭和當下正在試驗的整流罩基礎上,而是計劃連佔據總成本4%的二級火箭也一起回收了,使得其整枚獵鷹9運載火箭發射成本從當下的4340萬美元降低到只消耗燃料的600萬美元。所以這次或許馬斯克也是想借這枚本身安全冗餘較高的獵鷹9火箭來為後續全段火箭分段回收驗證可行性與否。畢竟海上回收只損失15%的運載力,而陸地回收雖然更為方便,但是需要在一二級分離時保留更多的燃料,所以陸地回收會損失將近30%的運載力,這對於追求高性價比的SpaceX來說簡直就是“浪費”。
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在將 NASA 宇航員順利送入太空幾天後,SpaceX 終於將本次任務使用的獵鷹 9 號火箭的全新助推器成功回收。
搭乘龍式乘員艙的 NASA 宇航員們,將在國際空間站停留至少一個月,然後再返回地球。
此外作為 NASA 多年來首次將宇航員送入太空的商用載具,SpaceX 的龍式乘員艙也將在那裡待上數月的時間。
【資料圖,來自:SpaceX】
在完成載人發射的重要使命後,SpaceX 又讓火箭在“當然我依然愛你”(OCISLY)海上無人駁船上著陸。
與近期開展的多次發射任務不同,SpaceX 為本次載人商業航天任務選用了一臺嶄新的獵鷹 9 號火箭助推器,而不是“已經過飛行驗證”的“二手回收再利用”產品。
為向 NASA 載人航天的傳奇歷史致敬,這枚火箭還被印上了經典的 NASA“蠕蟲”徽標。雖然首次發射視窗因天氣原因而錯過,但第二次發射還是順利進行。
目前 NASA 尚未決定讓 Hurley 和 Behnken 在國際空間站滯留多久,但期望他們可以在此期間幫忙完成一些科學工作,直到龍式乘員艙獲得安全返航的認證許可。