一張照片,解讀獵鷹9號火箭發射與回收全過程

2021-02-25 我是科學家iScientist

北京時間1月8日上午9點整(當地時間1月7日晚20點整),SpaceX在美國卡納維拉爾角發射了一枚獵鷹9號火箭,將Zuma衛星送入了預定軌道。由於此次發射的是美國軍方的保密太空飛行器,按照以往的慣例,二級火箭的飛行細節並未披露,就連SpaceX的官方直播也只聚焦在一級火箭的點火升空和垂直著陸方面。

美國攝影師John Kraus利用長時間曝光和疊加的手法,拍到了一張堪稱教科書級別的照片,完整展現了此次發射連同一級火箭回收的全部細節。

我在微博上轉發這張照片之後,有不少朋友在評論裡問,這麼多條軌跡都是哪兒跟哪兒呀?呃,用文字說不太清楚,乾脆直接在照片上把這些軌跡都給標註出來好了。

John Kraus拍攝的照片,完整展現了獵鷹9號發射及回收的軌跡。點擊圖片可以查看大圖。

首先是一級火箭點火升空,留下了最粗最長的那條軌跡(圖中的1)。

發射後2分20秒,一級火箭關機,那條軌跡也就到了盡頭(圖中的2)。

接下來,2分24秒,一二級火箭分離,2分25秒,二級火箭點火(圖中的3)。從這裡往後,軌跡就分叉了。

右邊那條向遠處延伸的光跡,則是持續點火的二級火箭在推送衛星前往預定軌道(圖中的5)。

往高處延伸的那一小段光跡,是分離後的一級火箭在發射後2分33秒開始執行回收程序的第一次點火,又稱反推點火,目的是把一級火箭推回到發射場附近的著陸區。

反推點火後,一級火箭不再向遠處飛行,而是沿著一個高拋物線軌跡,繞回到發射場上空。照片上只能看到這條軌跡的開頭(圖中的4),因為反推點火完成後,一級火箭的發動機關機,就拍不到它了。

繞回到發射場上空,在即將掉回地球大氣層之前,也就是發射後6分15秒,一級火箭啟動回收程序的第二次點火,稱為再入點火(圖中的6)。這次點火持續大約20秒,目的是減慢一級火箭掉落的速度。否則的話,如果任由它高速落回大氣層,一級火箭會像流星一樣被燒毀。

發射後大約7分25秒,一級火箭啟動回收程序的第三次,也是最後一次點火,稱為著陸點火(圖中的7)。這次點火持續31秒,一直到一級火箭著陸為止,目的是進一步減慢火箭的掉落速度,實現定點軟著陸。最終,在發射後7分56秒,一級火箭成功著陸在發射場附近的1號著陸區。

再來看看沒有標註的這張照片,由John Kraus拍攝,來源見水印。

這是SpaceX公司第21次成功回收獵鷹9號一級火箭。

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