蓝色起源火箭再回收,马斯克真会哭晕在厕所?

作者:谢顿来源:蝌蚪五线谱发布时间:2016-01-26

蓝色起源的“二手火箭”成功发射和回收,夺得世界上第一次成功实现火箭重复使用的名头儿。很多人猜想,彼时,马斯克一定哭晕在厕所……其实,马斯克有很多理由和骄傲的资本,可以坚持不哭。

马斯克

马斯克:此刻,我想静静

  蓝色起源公司在当地时间1月22日的深夜宣布了一个重大消息,该公司研发的“新谢泼德”亚轨道火箭成功进行了再次发射和回收,这是世界上第一次成功实现火箭的重复使用。“新谢泼德”亚轨道火箭的第一次发射时间是去年11月,当时这款火箭的飞行高度为100.4公里,使用蓝色起源公司研发的BE-3火箭发动机,最大速度为3.72倍音速。抛物线飞行能够为飞船上的乘员提供大约4分钟的失重时间。在返回过程中,火箭上的八个制动装置控制火箭的下降速度,在距离地面1.5公里高时,BE-3火箭发动机点火,成功实现了安全着陆。

2015年11月,蓝色起源庆祝成功回收一枚火箭

2015年11月,蓝色起源庆祝成功回收火箭“新谢泼德”

  时隔2个多月后,这枚成功回收的“新谢泼德”亚轨道火箭重新进行了发射。毕竟回收的目的是重复使用,如果成功的话就再次创造了一个第一,成功把回收的火箭送上轨道后再实现着陆。在本次试飞中,“新谢泼德” 火箭的飞行高度为101.7公里,速度接近4倍音速,最后火箭的着陆也非常顺利,稳稳降落在着陆点上,实现了回收火箭的重复使用。

图1. “新谢泼德”亚轨道火箭的第一次发射时间是去年11月,当时这款火箭的飞行高度为100.4千米,使用蓝色起源公司研发的BE-3火箭发动机

“新谢泼德”亚轨道火箭的第一次发射时间是去年11月,当时这款火箭的飞行高度为100.4公里,使用BE-3火箭发动机

实拍2016年1月22日蓝色起源成功发射和回收火箭

  看似两次相同的发射,其中也有不同的地方。比如,“新谢泼德”火箭更换了新返回使用的降落伞,升级了系统等,力求全面模拟今后重复发射时需要更换的部件。该公司的掌门人杰夫•贝索斯指出,两次发射消耗的部分主要为燃料,还有降落伞这样的低成本备件,说明“新谢泼德”火箭的设计是成功的,可以在加注燃料后再次实现发射,大大降低运营成本。

图2. 在本次试飞中,杰夫•贝索斯的“新谢泼德” 火箭的飞行高度为101.7公里,速度接近4倍音速

在本次试飞中,杰夫•贝索斯的“新谢泼德”飞行高度为101.7公里,速度接近4倍音速

马斯克不哭:突破不了卡门线的火箭,不值得我哭

  对于“新谢泼德”火箭的成功,心情最复杂的要数Space X公司了。由于这两家公司都专注于研发可重复使用的火箭,因此外界也经常把这两家公司进行对比,试图分出一个胜负来。要分析两者孰优孰劣,应该先看看它们的火箭,之后的情况就十分明朗了。“新谢泼德”火箭属于单级运载火箭,发动机只有BE-3液氧液氢发动机,推力为50吨级,这就意味着这款火箭的质量其实不大,算是迷你型的火箭。SpaceX公司使用的火箭是猎鹰9号V1.1,两级运载火箭,起飞质量在500吨,差不多是“新谢泼德”火箭的10倍。第一级使用了9台Merlin 1D发动机,SpaceX公司返回的是第一级这9台发动机,第二级没有回收。

图3. SpaceX公司使用的火箭是猎鹰9号V1.1,两级运载火箭,起飞质量在500吨,差不多是“新谢泼德”火箭的10倍左右

SpaceX公司使用的火箭是猎鹰9号V1.1,两级运载火箭,起飞质量在500吨,差不多是“新谢泼德”火箭的10倍

  从以上的比较中可以看出,“新谢泼德”火箭返回的是整体,猎鹰9号V1.1火箭返回的是第一级,这是两者的根本区别。设计方面,“新谢泼德”火箭为一级火箭,猎鹰9号V1.1火箭第一级分离后进入滑翔状态,然后再调转方向尾部朝下返回地面。猎鹰9号V1.1火箭还具备了近地轨道的运载能力,能够把航天器送上数百公里的轨道,马斯克还指望这款火箭能够把宇航员送上太空。相比之下,“新谢泼德”火箭的最大飞行高度仅为100公里,两次回收发射都在100公里左右,无法突破卡门线,进入不了近地轨道。

马斯克不哭:猎鹰的运气差了点儿,可SpaceX早有蚱蜢

  分析了两家公司的独门利器后,可以很清楚地看出这两种火箭根本没有可比性,“新谢泼德”火箭是亚轨道火箭,猎鹰9号V1.1是多级近地轨道运载工具,它们的任务使命不一样也就决定了各自的定位。蓝色起源公司称自己率先实现了亚轨道火箭的可重复使用,这个说法不能算错,但总觉得漏了点什么。原因在于SpaceX公司在猎鹰9号V1.1火箭之前还研发了一款火箭,叫蚱蜢火箭,整体思路与“新谢泼德”火箭类似,都是使用了一级发动机,蚱蜢火箭使用的就是猎鹰9号V1.1上安装的Merlin 1D发动机,旨在测试这款发动机的垂直起降性能和垂直降落的技术。

图4. 从降落轨迹刨面角度看,“新谢泼德”火箭也趋于简单,通俗地说是直上直下

从降落轨迹剖面角度看,“新谢泼德”火箭也趋于简单,通俗地说是直上直下

  蚱蜢火箭经过8次试飞后确定了垂直降落的方案,最后被用在猎鹰9号上,但是蚱蜢火箭仅仅是验证性质,不具备载人能力,这与“新谢泼德”火箭又有所差别。如果按照起飞质量相比较,“新谢泼德”火箭和蚱蜢火箭应该是同一类。从降落轨迹剖面看,“新谢泼德”火箭也趋于简单,通俗地说是直上直下,猎鹰9号V1.1毕竟要进入近地轨道,第一级分离的高度就超过了100公里,这可是“新谢泼德”火箭的最大飞行高度。此时猎鹰9号V1.1的第一级分离速度也达到7倍音速左右,远远超过“新谢泼德”火箭的3.7倍音速。

图5. 猎鹰9号V1.1毕竟要进入近地轨道,第一级分离的高度就超过了100公里,这可是“新谢泼德”火箭的最大飞行高度

猎鹰9号V1.1毕竟要进入近地轨道,第一级分离的高度就超过了100公里,这可是“新谢泼德”火箭的最大飞行高度

  在回收方案上,猎鹰9号V1.1要比“新谢泼德”火箭更加复杂,技术难度更大,但“新谢泼德”火箭确确实实也创造了第一,只能怪猎鹰9号的前几次着陆没有成功,差了点运气,让“新谢泼德”火箭抢了头彩儿。SpaceX公司掌门人马斯克也特地强调,我们研发的是近地轨道可重复使用火箭,远比亚轨道火箭复杂得多。

蓝色起源回收火箭,目的何在?

  蓝色起源公司拔得头筹后的目的也非常明确,抢占亚轨道旅游的市场,该公司的直接竞争对手不是SpaceX公司,而是诸如维珍银河这样的亚轨道旅游公司。维珍银河也有亚轨道旅游方案,只不过用的安装火箭发动机的飞机,不是用运载火箭,蓝色起源公司则另辟蹊径,用火箭来做旅游载具。这是蓝色起源公司聪明的地方,火箭发射时的推背感和飞机从跑道上起飞的感觉是不一样的,因此玩过维珍银河亚轨道飞机项目的游客,还会希望再体验一次火箭升空,这就不存在一次性消费的问题。

图6. “新谢泼德”火箭也是有发展基础的,BE-3液氧液氢发动机推力达到50吨级,并联后也能够发展出多级火箭

“新谢泼德”火箭也是有发展基础的,BE-3液氧液氢发动机推力达到50吨级,并联后也能够发展出多级火箭

  同时,蓝色起源公司为了控制成本,必须让火箭重复使用,不然成本控制完全比不过维珍银河的亚轨道飞机。在这些因素的推动下,蓝色起源公司走上了可重复火箭发展之路,最终实现了第一次亚轨道火箭的回收和再次成功使用。由于SpaceX公司的志向更加远大,运气也差了点,只能把第一的位置让给了“新谢泼德”火箭。需要注意的是,“新谢泼德”火箭也是有发展基础的,BE-3液氧液氢发动机推力达到50吨级,并联后也能够发展出多级火箭,这就看杰夫•贝索斯是什么想法了。

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