火箭實(shí)驗(yàn)室在空中捕獲火箭助推器
[導(dǎo)讀]千里之行，始于足下，而在太空行業(yè)，每一步的成本都很高昂，制造“電子號”火箭的美國火箭實(shí)驗(yàn)室就是一個例子。這家公司在新西蘭海岸有兩個發(fā)射臺，在弗吉尼亞州還有一個發(fā)射臺尚未投入使用。地球的引力非常強(qiáng)大，在18米高的火箭中，有2/3的高度不可避免地被火箭的第一級占據(jù)。
成功回收助推器能夠大大降低太空發(fā)射的成本。
千里之行，始于足下，而在太空行業(yè)，每一步的成本都很高昂，制造“電子號”火箭的美國火箭實(shí)驗(yàn)室就是一個例子。這家公司在新西蘭海岸有兩個發(fā)射臺，在弗吉尼亞州還有一個發(fā)射臺尚未投入使用。地球的引力非常強(qiáng)大，在18米高的火箭中，有2/3的高度不可避免地被火箭的第一級占據(jù)。在過去，飛行超過兩分鐘，火箭的第一級就會墜入海底成為廢物。在很多發(fā)射任務(wù)中，推動火箭及其有效荷載升空至略高于第一個70千米的高度時，第一級就會燃燒殆盡，然后沿著一條長弧軌跡墜入距離發(fā)射場約280公里的大海中。助推器重復(fù)利用，不讓它們埋葬在海水中，可以節(jié)約大量資金。自早期太空時代以來，這一直是航空工程師們的目標(biāo)。伊隆?馬斯克的太空探索技術(shù)公司曾將獵鷹9號的助推器降落在佛羅里達(dá)海岸外的無人駕駛船上。這是一項(xiàng)極難實(shí)現(xiàn)的驚人之舉。火箭實(shí)驗(yàn)室則構(gòu)思了另一種方法。為了不讓用過的火箭第一級墜入太平洋，該公司計劃在火箭第一級用降落傘下降時，在空中用裝備了特殊裝置的直升機(jī)進(jìn)行捕獲。今年5月2日，火箭實(shí)驗(yàn)室首次嘗試實(shí)現(xiàn)這種方法。但僅取得了部分成功，這并不意外，因?yàn)橐诖髿鈱涌罩凶プ母呖湛焖賶嬄涞奈矬w，非常有挑戰(zhàn)性。助推器與火箭的其他部分分離時，會以每小時約8300公里的超音速首尾倒置墜落。其外殼會與周圍的空氣發(fā)生摩擦，表面溫度高達(dá)2400℃。在13千米的高度，火箭第一級的頂端展開一個小型引導(dǎo)傘，不到1分鐘后，降落到6千米高度時，主降落傘會展開。降落傘很快將火箭的速度降到僅36公里/小時左右。即便如此，火箭也會硬性落入海中，因此西科斯基S-92直升機(jī)會在著陸區(qū)域盤旋，用一根長長的纜繩拖著一個掛鉤。在飛過降落的火箭上空時，絆住降落傘的線纜，防止火箭入水。然后，直升機(jī)的任務(wù)是將其拖降到等候中的船舶上或?qū)Щ氐孛妗?/span>
不必多言，捕獲火箭說起來簡單做起來難。空中操作必須恰到好處才能取得成功。
“必須將直升機(jī)準(zhǔn)確定位在正確的位置；必須準(zhǔn)確地了解火箭級將要降落的地方；（而且）還必須使其速度降到足夠低的水平?！被鸺龑?shí)驗(yàn)室的摩根?貝利（Morgan Bailey）說。那么，第一次嘗試空中回收的情況如何？雖然捕獲火箭第一級的嘗試與預(yù)期一樣壯觀，但火箭實(shí)驗(yàn)室的任務(wù)并沒有童話般的結(jié)局。發(fā)射和升空幾乎是完美的；在軌道上釋放了34顆衛(wèi)星。發(fā)射升空約14分鐘后，來自直升機(jī)的視頻顯示直升機(jī)正在設(shè)法抓住下降的助推器。但由于飛機(jī)要試圖攔截一個速度堪比城市中高速行駛的汽車的12米長的錫罐，火箭實(shí)驗(yàn)室還需要進(jìn)行更多次的嘗試才能完成捕獲工作中的這道復(fù)雜難題。火箭實(shí)驗(yàn)室表示，直升飛機(jī)抓住了推進(jìn)器，但飛行員遇到了測試期間未曾經(jīng)歷的負(fù)載特性變化。因此，按照既定的安全協(xié)議，他釋放了推進(jìn)器。降落傘攜帶火箭級落到下方的水中，然后回收船將火箭級拖上了船。盡管如此，火箭實(shí)驗(yàn)室依然沒有被打倒。該公司表示會繼續(xù)這項(xiàng)工作，直到空中回收成為例行動作。這與該公司的首席執(zhí)行官彼得?貝克（Peter Beck）的“發(fā)射，捕獲，重復(fù)”的口頭禪是一致的。在談到“電子號”火箭的發(fā)射時，貝克說：“這是史詩般的一天。捕獲火箭級的難度相當(dāng)大。”火箭實(shí)驗(yàn)室的貝利在試驗(yàn)之前說，要承認(rèn)成功并非必然的結(jié)果?！拔覀円呀?jīng)對單個拼圖塊進(jìn)行實(shí)踐，實(shí)踐，再實(shí)踐，現(xiàn)在，（問題）是要把它們組合在一起。”她當(dāng)時告訴《科技縱覽》。盡管無法保證火箭實(shí)驗(yàn)室會實(shí)現(xiàn)這一雄心壯舉，但航天界人士依然保持著這一信念，因?yàn)樽鳛橐患矣邢Ｍ_(dá)成這一愿景的宇航公司，火箭實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)為自己建立了一個利基市場。該公司之前發(fā)射了25枚“電子號”火箭，將總計112顆衛(wèi)星送入了軌道，其中大多數(shù)是飛行成本相對較低的小型衛(wèi)星。同時，我們也不能忽略發(fā)射的首要任務(wù)——該公司表示，火箭的第二級已經(jīng)在發(fā)射后約10分鐘進(jìn)入軌道。 作者：Ned Potter
下載文檔
