今年第一艘貨運飛船前置發射,為載人龍真人秀讓路

2021-01-07 騰訊網

今晨,美國上演一次任務前置的太空騎鵝旅行記,軍火巨頭諾·格釋出2020年全球第一艘貨運飛船,為兩個月後計劃發射的載人龍飛船首度真人秀讓路。

發射速覽

發射時間:美國東部時間2月15日15:21:04,北京時間2月16日4:21:04

發射地點:美國維吉尼亞州瓦勒普斯島火星0A發射臺

運載火箭:安塔瑞斯230升級版火箭(Antares 230+)

發射商:美國軍火巨頭諾斯羅普·格魯曼

發射任務:天鵝座飛船執行第13次太空快運(NG-13)

客戶:美國宇航局NASA

主要看點:

安塔瑞斯230升級版火箭(Antares 230+)第二次飛行;

今年全球首次發射貨運飛船,總計第13次太空騎鵝旅行記;

第13次太空騎鵝旅行任務前置,為載人龍飛船真人秀讓路;

紀念首位非裔美國太空人勞倫斯,致敬中不無遺憾……

發射過程

發射窗口只有短短5分鐘(4分59秒),這是由發射任務決定的。發射的天鵝座飛船要與國際空間站實現精確對接,對發射時點要求高,否則就會錯過軌道會合時間。

美國東部時間2月15日15:21:04(北京時間2月16日4:21:04),一枚箭高42.5米的安塔瑞斯230升級版火箭準點發射升空。此前,由於地面傳感器問題和高空風況不利,導致兩度推遲發射。

兩臺俄制RD-181發動機產生392噸推力,向東南方向飛行。隨後火箭達到超音速。升空將近3.5分鐘後,兩臺發動機關閉。緊接著一二級火箭分離操作,拋棄整流罩。當火箭升空4.2分鐘後,啟動二級固體燃料發動機卡斯託30XL,此時飛行速度高達3600米/秒。

升空9分鐘後,二級火箭插入既定軌道(191×283公裡),此時飛行速度超過7500米/秒,釋放7.6噸天鵝座飛船。至此,部署任務順利完成。

發射幾小時後,天鵝座飛船展開兩側扇形太陽能陣列,兩天後飛抵400公裡高度的國際空間站。預計北京時間2月18日17:05左右,開始由加拿大智能機械臂擒獲天鵝座。幾小時後,飛船對接空間站團結號艙段。

屆時,空間站太空人迎來今年第一艘貨運飛船,接收3.377噸物資。這艘天鵝座飛船在空間站停泊至5月11日,之後離軌再入,在南太平洋上空最終燃燒自己,照耀世間。

二飛火箭安塔瑞斯230+

這次太空快運採用安塔瑞斯230升級版火箭(Antares 230+),這是發射商第二次使用這款火箭(首次使用2019年11月2日),屬於以前運載火箭安塔瑞斯230的升級版。

安塔瑞斯230+最大改進:加固了第一級箭體結構,不必再像之前安塔瑞斯230型火箭達到MaxQ(最大空氣動壓值)時必須減速,以免箭體無法承受受阻壓力。這樣一來,火箭可以100%全速推進,直至最大加速度(超過5G,之前版本4G多點)。

安塔瑞斯230+火箭(Antares 230+,也叫心宿二230增強型火箭),屬於一款中型運載火箭。運力可比德爾塔2型、阿特拉斯3型火箭。

箭高42.5米,直徑3.9米。採用兩級火箭模式:第一級使用液體燃料(精煉煤油RP-1 + 液態氧LOX),兩臺俄羅斯RD-181發動機;第二級使用固體燃料(端羥基聚丁二烯HTPB),單臺卡斯託發動機(Castor 30XL)。

這是一款專門為發射天鵝座飛船打造的一次性火箭,近地軌道最大運力8噸。每次發射價8500萬美元。

這次發射屬於安塔瑞斯系列火箭總計第12次飛行、安塔瑞斯230火箭總計第6次飛行、安塔瑞斯230+第二次飛行,也是諾斯羅普·格魯曼作為火箭發射商今年首次發射。

順便說一下,安塔瑞斯系列火箭共有三種款式:100、200、230。前兩款現已退役,現役只剩230(230+)。

任務提前的第13次騎鵝旅行記

這次發射地點位於美國維吉尼亞州瓦勒普斯島0A發射臺,這是天鵝座飛船通往國際空間站的專屬發射臺。隸屬於瓦洛普斯太空飛行中心,由NASA負責運營,但不屬於NASA十大機構之一,規模、規格都不夠。

這次任務是為國際空間站發快遞,具體來說是為NASA發送太空快遞。這是第14艘天鵝座貨運補給飛船(第13次太空騎鵝旅行記,即執行第13次商業補給任務。2014年10月28日,第3艘天鵝座發射升空6秒後,火箭爆炸)。

這次任務原定今年4月發射,是應NASA要求提前兩個月執行。原因很可能是4~5月份NASA計劃安排SpaceX執行本年度最關鍵載人航天試飛任務——載人龍飛船真人秀(DM-2任務),搭載兩名宇航試飛員飛赴國際空間站。因此需要為其讓路,任務前置,才使得第13次太空騎鵝旅行提前了。

天鵝座飛船是NASA發包的商業補給服務項目(全稱Commercial Resupply Services,簡稱CRS)兩大承包商之一,另一家就是SpaceX(旗下貨運龍飛船,現已承運19次)。2021年內華達山脈公司(旗下逐夢者太空飛船)開始加入承運隊列。

天鵝座飛船現已承運13次,前11次屬於CRS一期承運合同(CRS 1),這次任務屬於CRS二期承運合同(CRS 2)第二飛,二期合同承運6次。

比照一下:SpaceX貨運龍飛船現已承運19次,CRS一期承運合同需要承運20次(計劃2020年3月2日發射第20次,CRS-20);CRS二期承運合同需要承運6次(2020~2024年)。

內華達山脈公司逐夢者太空飛船,從2021年起承運,共計6次。

按照快遞運力(加壓+非加壓有效載荷)比較:逐夢者飛船5.5噸最大,天鵝座飛船3.6噸次之,貨運龍飛船3.3噸最小。

按照可重複使用比較:貨運龍飛船、逐夢者飛船能夠多次復用;天鵝座飛船屬於一次性飛船,不可復用。

向非裔美國太空人致敬

按照慣例,發射商諾斯羅普·格魯曼都會以已故的美國太空人或者宇航屆重要官員名字,為每一艘天鵝座飛船命名。

上一艘天鵝座飛船被命名為Alan Bean,紀念第4位登月太空人艾倫·賓。此次天鵝座飛船被命名為勞倫斯號,以紀念美國空軍少校小羅伯特·h·勞倫斯(Robert H. Lawrence, Jr.),首位入選美國太空計劃的非裔美國太空人。

1967年6月,正值阿波羅登月前期,身為美國空軍少校的勞倫斯被選入MOL項目,全稱Manned Orbiting Laboratory program美國載人軌道實驗室項目,作為美國載人航天人才梯隊建設項目之一,有機會成為進入太空的真正太空人。

更稀罕的是,勞倫斯可是首位入選美國太空計劃的非裔美國太空人。要知道,當時的美國種族主義歧視依然烏雲密布,馬丁·路德·金的演講《我有一個夢想》不過發表了4年。

但,這種幸運僅僅持續了不到半年,同年12月勞倫斯在一次飛機訓練事故中不幸喪生。隨後MOL項目也在1969年被取消,35歲以下入選的準太空人轉移到NASA受訓。

2018年NASA一份報告中寫道:不敢想像,以勞倫斯的資歷和條件,很可能會搭乘1980年代太空梭進入太空,描繪首位非裔美國太空人的太空佳話……直到今天,這一想像中的太空佳話仍是空白。

(2018年太空人珍妮特·埃普斯Jeanette Epps曾有望填補這一空白,結果因不明原因退出了)

3.6噸太空包裹有啥新奇特?

這次天鵝座飛船發射質量7.5噸,裝載3.6噸貨物,飛往國際空間站。看看都有哪些新奇特的寶貝——

全世界首款可攜式掃描電子顯微鏡、首臺太空可攜式顯微鏡——由西雅圖Voxa公司製造,這是首次在太空試用。此外,傳統掃描電子顯微鏡大約需要100萬美元,而這款如果批量生產,單價可能降至6.5萬美元左右。

一系列生物太空實驗——太空培養心肌細胞、心臟細胞;微重力環境下研究一種稱為噬菌體的特定病毒,這種病毒能夠攻擊我們體內的特定細菌、有害細菌,同時保持人體其他細胞的完好無損,以及有益細菌和微生物群落的完好。

三顆小衛星搭乘天鵝座,再從空間站部署到太空——美國國防部高級研究計劃局(DARPA)資助兩顆小衛星:可變形鏡(DeMi),只有小手提箱那麼大,由麻省理工學院研發,演示未來太空望遠鏡所使用的觀測技術;紅眼2號微型衛星(Red-Eye 2),目的是提升微型衛星實際效用的未來技術。NASA加州埃姆斯研究中心開發的一顆TechEdSat 10,作為一顆測試高溫、精確離軌再入的納米衛星。

此次發射刷新數據

2020年全球第一趟貨運補給國際空間站

天鵝座飛船執行第13次太空快運(NG-13)

諾斯羅普·格魯曼今年第一發

安塔瑞斯系列火箭總計第12次發射

安塔瑞斯230火箭總計第7次發射

安塔瑞斯230+火箭總計第2次發射

美國今年第5發

全球今年第12次航天發射

(截至2020年2月16日,美國5發、中國3發、歐洲1發、俄羅斯1發、日本1發、伊朗1發失敗)

本文參考:

Space Launch Report:Antares/Cygnus NG-13

Antares rocket lifts off from Virginia on space station cargo mission

Northrop Grumman launches Cygnus cargo ship to space station for NASA

Antares lofts Cygnus on 13th ISS resupply flight

Cygnus arrives at the ISS following Antares launch

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