北京時間5月31日3時22 分,搭載兩名太空人的SpaceX獵鷹九號運載火箭成功升空,並在海上回收一級火箭。這標誌著美國在時隔9年之後終於恢復了將人類送上太空的能力,也揭開了私營航空進行載人航天的歷史序幕。
SpaceX的成功,離不開NASA多年的財政支持,但使得SpaceX在市場競爭中脫穎而出的最大功臣,是我們今天的主角——獵鷹9號運載火箭。
01鷹隼試翼
獵鷹9號運載火箭(英語:Falcon 9),由狂熱的星戰粉——埃隆·馬斯克根據星球大戰系列中的「千年隼(Millennium Falcon)」命名,由於火箭第一級有9個發動機,因此得名獵鷹9號。
秉持著「快速試錯、快速迭代」的設計思路,2005年,SpaceX宣布開始一款「完全可重複使用的重型運載火箭」的研發。根據描述,它能將約9500千克的載荷送入低地球軌道。由於開發時間晚、起點高,獵鷹9號火箭使用了許多新技術,也成為第一枚完全於21世紀開發和設計的火箭。
美國東部時間2010年6月4日,獵鷹9號火箭成功完成首次發射。只是當時,人們還沒有意識到這款火箭將會給21世紀的航天市場掀起怎樣的波瀾。
02聲名大振
長期以來,由於火箭的助推器在進行一次發射後就會被丟棄,航天發射的成本一直居高不下。獵鷹9號在設計之初,就以「可重複使用」作為重要目標。但要使一級火箭從萬米高空精準受控,垂直落回地球上指定的地點,可謂難於上青天。
SpaceX的工程師曾這樣描述回收火箭的難度:朝天空發射一根鉛筆,然後這根鉛筆必須飛越過紐約帝國大廈樓頂 (高約 443 m),然後還要讓這根鉛筆在狂風中返回並落在一個鞋盒上屹立不倒。因此,誰能率先攻克火箭回收技術,成為世界各國競逐的目標。
由於超高的難度,SpaceX的火箭回收計劃進行得並不順利。在前兩次海上回收實驗中,因火箭降落速度過快或姿態控制不當,火箭回收失敗並墜毀在大西洋中,第三次回收則因火箭第一級爆炸而沒有實施。
其後,其後SpaceX選擇轉而進行陸地回收測試。2015年12月21日,獵鷹9號火箭進行第20次發射,在一箭發射11顆衛星後,第一級火箭在卡納維拉爾角空軍基地第一著陸場成功著陸。
有了第一次的成功,獵鷹9號捷報頻傳。2016年4月8日,在為國際空間站進行充氣式太空艙試驗及貨物運輸補給的任務後,第一級火箭第五次嘗試海上著陸,並在大西洋上一艘名為「我依然愛你」(Of Course I Still Love You)的駁船上成功降落。
SpaceX 成功實現火箭回收,直接改變了美國乃至世界火箭發射市場的格局。由於火箭的重複使用大大降低了成本,SpaceX的發射報價遠低於競爭對手,大量訂單湧入,為SpaceX帶來了充足的現金,使得他們能夠進行更加瘋狂的兩項計劃——StarLink「星鏈」計劃,和火星移民。
03載人航天
2011年,美國太空梭全部退役,自此美國失去了將人類送入太空的運載工具。在此後幾年中,美國太空人若想進入國際空間站,只能搭載俄羅斯的」聯盟號「載人飛船升空,面對俄羅斯的漫天要價也只能忍氣吞聲。
根據NASA的一份報告,截至2019年7月,美國航天局為美國與夥伴國航天員往返國際空間站,累計購買了聯盟號飛船70個座位,總金額達39億美元。
但就在今天,伴隨著獵鷹9號和「龍」飛船的成功升空,美國這個昔日的航天界霸主終於恢復了載人航天的能力。值得一提的是,「龍「飛船也是SpaceX的產品,這是一艘完全自動駕駛的宇宙飛船,採用了極具科幻感的外形和內飾設計。
成功將人類送上空間站後,SpaceX的載人航天大幕緩緩拉開——下一站是哪裡?月球,火星,還是某個更加遙遠的星球?
04飛向火星
2020年3月18日,SpaceX用一枚5手獵鷹火箭,將星鏈計劃的60枚衛星送上太空。雖然這次任務中的第一級火箭沒能回收成功,但5次回收使用的記錄足以傲視群雄。星鏈計劃暫且按下不表,讓我們先將目光投向火星——
和大多數公司不同,SpaceX的成立帶有強烈的英雄主義色彩。從成立之初,SpaceX就以火星殖民作為目標。而要實現這一目標,強大的運載火箭、大容量的運載飛船和低成本的航天發射缺一不可。火箭回收技術解決了成本問題,大容量載人飛船Starship的研發工作逐步推進,剩下的一環——強大的運載火箭也呼之欲出。
獵鷹重型運載火箭(英語: Falcon Heavy),先前稱為獵鷹9號重型運載火箭,是獵鷹9號運載火箭的一個衍生構型,由一個經過強化的獵鷹9號中央芯級和兩個額外的獵鷹9號第一級組成。這樣的改動讓獵鷹重型運載火箭的近地軌道運載能力達到驚人的63.8噸,也具有了發射小行星採礦所需要的重型挖掘機具的能力。
北美東部標準時間2018年2月6日下午3時45分,獵鷹重型運載火箭首飛成功,並成功回收了三枚推進器中的兩枚。這枚火箭將SpaceX董事長埃隆·馬斯克的一輛特斯拉Roadster跑車作為載荷送入太空,這輛豪華跑車至今仍在太空中「航行」。根據SpaceX的軌道設計,這輛跑車最終將進入火星軌道繞行。
作為當前世界現役最大推力的運載火箭,獵鷹重型運載火箭承載了人類走出地球、探索太空的希望,馬斯克「殖民火星」的豪言,或將很快成為現實。
05文末彩蛋
在今天凌晨的載人航天任務中,可能有人注意到了鏡頭前飄過的一隻玩具恐龍——這隻恐龍是一位太空人的兒子在出發前送給老爸的,祝他飛行順利。同時,這隻恐龍還能作為零重力指標,一旦飛船進入零重力階段,恐龍就可以漂浮起來。帶著億萬年前的地球霸主遨遊太空,又何嘗不是一種浪漫主義呢?
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