现役最强火箭完成首秀,重型猎鹰挑战技术极限

现役最强火箭完成首秀,重型猎鹰挑战技术极限

本报记者付毅飞

北京时间2月7日4点45分,美国太空探索技术公司(SpaceX)老板伊隆·马斯克实现了自己又一个梦想。他用自家火箭把自家跑车射向了火星。按他的设想,这台特斯拉十年前出品的首款电动跑车“ROADSTER”,将在火星轨道绕飞十亿年。

航天专家庞之浩告诉科技日报记者,跑车可能到不了火星。“虽然它能达到第二宇宙速度,满足进入地火转移轨道的条件,但毕竟不是火星探测器,途中也无法进行轨道修正。”他说,“它只能飞到哪算哪,最终在地球和火星之间,围绕太阳运转。”

但这不重要。此次发射的主角,当然是首次亮相的重型猎鹰火箭。

记者了解到,重型猎鹰火箭是现役推力最大的运载火箭。其近地轨道运载能力达63.8吨,相当于一架满载的波音客机;地球同步轨道运载能力为26.7吨,与美军M7中型坦克相当;地火转移轨道运载能力为16.8吨,相当于一台重型货车。仅从运力来看,区区2吨来重的超跑别说是火星,送到冥王星也绰绰有余。

相比运力,该火箭最大的特点还是可重复使用。此次发射中,两枚由“二手”猎鹰九号改装而成的助推器与芯级分离后,并肩降落在陆地回收场。另一枚担任芯一级的猎鹰九号火箭,也成功落在了海上回收平台上。庞之浩说,这次芯级回收与以往海上回收相比,飞行轨道更高,难度更大。全箭共有28台“灰背隼1D”发动机,除了火箭二级的1台,另外27台全部回收,不仅显示出SpaceX回收技术的成熟,也让人们看到了该火箭的低成本优势。

在庞之浩看来,重型猎鹰火箭只是一件过渡产品,定位也有些尴尬。他表示,该火箭的运载能力比大型火箭强许多,但并未达到真正重型火箭的标准,只能算是准重型火箭。SpaceX计划研发的下一代发射系统BFR,最大运载能力高达150吨,未来将全面取代它;NASA研发多年的太空发射系统(SLS),计划2019年首飞,其运载能力也高于重型猎鹰火箭。如此看来,它显然风光不了多久。

同时庞之浩认为,该火箭在技术上也存在一些风险,最关键的是没有大推力发动机。“推力不够数量凑”的方法,苏联人曾在N-1火箭上尝试过。他们将30台发动机捆绑成火箭芯级,状若蜂窝,但只要一台出现问题,就可能导致全军覆没。该型火箭在20世纪70年代前后进行了4次试射,均以失败告终。猎鹰重型火箭主要以3枚猎鹰九号火箭为基础,相当于把27台发动机每9台一组分为3“捆”,如同把鸡蛋装进3个篮子,虽然分摊了风险,但对控制系统、结构系统都有更高要求。“归根结底,这还是由于没有大推力发动机而做出的无奈之举。”庞之浩说。

尽管如此,猎鹰重型火箭的首飞成功,仍具有重大意义。庞之浩说,首先,该火箭的运载能力可以满足更多任务需求,比如组装空间太阳能电站,组建月球轨道空间站,发射比较大的火星探测器等。

同时,该火箭用最小的代价,实现了运载能力的飞跃。虽然有风险,但做到了前人没有做到的事。由于有着N-1火箭彻底失败的前车之鉴,以及多发并联带来的一系列问题,航天界多年来一直将火箭多台发动机并联的思路视为禁忌,如今主流火箭最多不过十余台发动机。重型猎鹰火箭如果能解决多发并联技术难题,或将为火箭设计开辟新的思路。

庞之浩还表示,虽然重型猎鹰火箭只是过渡产品,但能为SpaceX未来的产品奠定基础,积累经验。相较SLS,其低成本优势颇为显著。此外该火箭还有许多创新之处,例如在设计上采用了40%的结构冗余,远高于普通火箭的20%至25%。虽然很多元器件只是工业级,但是用双备份甚至三备份的办法提升了可靠性,这在商业航天领域也有值得借鉴之处。(科技日报北京2月7日电)

来源: 中国科技网-科技日报 作者: 付毅飞

话题: 科技 火箭 卫星