SpaceX回收火箭邁出關鍵一步

艾麥樂

SpaceX公司的工程師計劃在北京時間4月19日凌晨3：25發射的獵鷹9號運載火箭上，對第一級火箭試驗一種新型的回收方式——在火箭發射幾分鐘后，利用火箭助推將第一級火箭濺落在大西洋上。SpaceX的獵鷹9號運載火箭最終要想實現可重復使用，這次試驗將是朝著這一目標邁出的堅實一步。

SpaceX公司謹慎地將回收第一級火箭的嘗試稱為一次“試驗”，因為完全回收成功的可能性只有3到4成。

“完整回收第一級完全是試驗性的，”SpaceX公司任務保障副總裁漢斯·柯尼格斯曼（Hans Koenigsmann）說，“它與首要任務沒有任何關聯。”

SpaceX希望，可重復使用能夠進一步降低該公司獵鷹9號運載火箭的發射成本。盡管目前，SpaceX的發射成本已經是許多競爭者發射成本的幾分之一了。

此次發射原定于北京時間4月15日凌晨4：58，從卡納維拉爾角的40號發射塔臺發射升空。但由于氦泄漏等技術原因，發射被推遲到了4月18日凌晨3：25。此次任務將發射一艘龍式貨運飛船，將2.4噸重的貨物和設備送往國際空間站。

不過，獵鷹9號運載火箭發射升空不到3分鐘內，等第一級關機并與上面級分離后不久，直徑12英尺（約3.66米）的第一級火箭將重新點燃若干火箭發動機，用于減速制動。

幾分鐘后，第一級火箭將在距離水面不高的地方再次點燃一臺發動機，使火箭以較慢的速度濺落到大西洋中。具體的濺落地點預計會在卡納維拉爾角東北大約幾百千米處，差不多就在佐治亞州-南卡羅來納州邊界的正東方。

第一級火箭配備了4條由碳纖維和鋁蜂窩板制成的著陸支架。25英尺（約7.62米）高的支架將外伸出，在第一級火箭下落的過程中展開。

柯尼格斯曼說：“我們會派一艘船前往濺落海域，我們將進行一次再入點火和一次著陸點火。”他還表示，這次試驗會把大西洋當成一個真正的著陸場來進行。

回收組將在現場待命，不論濺落的第一級火箭是否完好無損，都會在第一時間將它打撈出水，送往SpaceX公司做分析之用。

該公司希望能夠在2014年年底之前，完成獵鷹9號火箭第一級的可控回收，使其準確降落在距離火箭發射地不遠的著陸點。不過柯尼格斯曼承認，這個目標有點野心勃勃，很大程度上要取決于此次水上降落的嘗試能否順利。柯尼格斯曼說：“重點在于收集這些試驗的數據，分析所有步驟是否進展順利。”

這并不是SpaceX首次嘗試回收獵鷹9號火箭的第一級。

獵鷹9號火箭在2010年首次發射時，配備了降落傘以減緩第一級落入海洋時的速度，但第一級火箭沒能挺過再入大氣層時遭遇的空氣阻力。

2011年，SpaceX披露了一種完全不同的、回收第一級火箭的方式。

獵鷹9號第一級火箭的發動機會在飛行中再次點火，引導火箭返回發射場附近的某處著陸區域，利用著陸支架垂直降落到地面。

SpaceX公司已經設計了兩款可重復使用運載火箭的試驗臺原型機，并在該公司位于美國得克薩斯中部的試驗場進行了多次跳躍飛行。高空測試很快也將在美國新墨西哥州的白沙試驗場進行。

2013年9月，SpaceX升級之后的獵鷹9號v1.1運載火箭在加利福尼亞首次執行發射任務時，曾經嘗試過第一級火箭的水上回收。

在去年9月的發射過程中，第一級火箭的9臺Merlin 1D發動機熄火并與第二級火箭分離之后，第一級火箭再次點燃了其中的3臺發動機用于制動，以降低火箭落回大氣層時的速度。

第一級火箭位于中央的發動機幾分鐘后再次點火，在濺落入海前進一步降低火箭的速度，但火箭的旋轉使得發動機燃料供應不足，此次點火的持續時間被縮短了。SpaceX表示，是旋轉產生的離心力使燃料無法進入燃料管，導致發動機燃料供應不足以致于提前關機，從而令火箭第一級砸在水面上，最終四分五裂。

“我們是在一步一步做這件事，所以我們會查看這次試驗的結果，對時間線進行調整，做出一些改變——基本上算是改進，”柯尼格斯曼說，“整體目標就是要在今年年底實現在陸地上降落，不過，那是一項艱巨的挑戰，如果我們能夠攻克它，我們會超級興奮。”

美國航空航天局（NASA）空間站項目主管邁克·蘇弗雷迪尼（Mike Suffredini）說，在確定對火箭的首要任務（將龍式飛船送往空間站）“不會產生任何明顯影響”之后，NASA批準了SpaceX公司在第一級火箭上安裝著陸支架的做法。

蘇弗雷迪尼說：“與1.1版的獵鷹9號火箭的整體性能相比，增加的這點質量小到不值一提。”

按照蘇弗雷迪尼的說法，NASA官方費盡了心思才確保這些支架不會在火箭上升的過程中提前展開。

在跳過了去年12月和今年1月的兩次商業衛星發射任務之后，SpaceX公司選擇此次龍式飛船的發射，作為帶支架的獵鷹9號運載火箭的首飛。官方說法是，那兩次商業發射任務需要動用獵鷹9號火箭的全部推力，才能把那兩顆通訊衛星送往地球同步軌道的轉移軌道，這也是獵鷹9號火箭首次（和第二次）發射地球同步軌道衛星。

柯尼格斯曼表示，在那兩次商業發射中，SpaceX也做過一些有限的試驗，對獵鷹9號第一級上的火箭發動機進行了重新點火，但火箭沒有攜帶足夠的推進燃料用于執行完整的第一級再入大氣層減速流程。

對于SpaceX公司創辦人兼CEO伊隆·馬斯克（Elon Musk）推動的這項火箭重復使用技術，國際發射市場上還沒有一家競爭對手看好它在短期內的技術可行性及經濟潛力。

“毫無疑問，這是一個天方夜譚，”一直在向商業市場出售阿特拉斯5型火箭的洛克希德—馬丁公司發射服務部主管羅伯特·克利夫（Robert Cleave）說，“從20世紀60年代起，這就是一個天方夜譚。我們擁有過一些可以重復利用的東西。航天飛機就是可以重復利用的，但價格并不是最好的。”

克利夫說，洛克希德—馬丁公司從來不會對火箭的可重復利用說不。

“這里涉及材料科學，涉及控制，然后還涉及運行效率的問題，因為要回收什么東西的話，你就得把更多的重量發射入軌，”克利夫說，“今天我們能做到嗎？我們必須對物理定律作更多的研究，才能做到這一點。”

“現實是，在未來10年內，除了獵鷹火箭，我認為沒有人會追求可重復使用性，”國際發射服務公司總裁菲爾·斯萊克（Phil Slack）如是說。這家總部設在美國的俄羅斯公司向市場提供俄羅斯質子火箭的商業發射服務。

“未來，事情有可能發生變化，但就質子火箭以及我們下一代的安加拉火箭而言，那些都是一次性的運載火箭，”斯萊克說，“至少在近期的未來，我們沒有關注重復使用火箭的計劃。”

阿麗亞娜太空公司（Arianespace）的主席兼CEO斯蒂芬·以色列（Stephan Israel）也說，可重復使用不在這家法國發射服務公司未來幾十年的計劃之內。

“就可重復使用而言，歐洲是有一些能力的，因此技術是現成的，但實際上，在考慮阿麗亞娜的發展路線時，我們不會把寶押在可重復使用上，”以色列說，“我們在關注這一點，但這不是我們的商業模式能夠吸引人的主要賣點。我們會密切關注這件事情的進展。”（來源：果殼網）