北京時(shí)間2月7日，“獵鷹重型”運(yùn)載火箭從美國(guó)佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心發(fā)射升空。
太空探索技術(shù)公司(SpaceX)官網(wǎng)、美國(guó)全國(guó)廣播公司網(wǎng)站、哥倫比亞廣播公司網(wǎng)站7日消息稱，“獵鷹重型”火箭首次發(fā)射成功，標(biāo)志著人類商業(yè)太空探索的重大突破。火箭兩個(gè)助推器同時(shí)完成回收，芯級(jí)火箭海上平臺(tái)回收失敗。但首射成功這一至關(guān)重要的動(dòng)作，仍讓該火箭奪下當(dāng)今航天界“運(yùn)載火箭之王”的桂冠。
北京時(shí)間7日凌晨4時(shí)45分左右，肯尼迪航天中心歷史悠久的卡納維拉爾角發(fā)射場(chǎng)39A發(fā)射臺(tái)升騰起一片煙霧與火光，“獵鷹重型”火箭起飛級(jí)27臺(tái)“灰背隼1D”發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，火箭咆哮升空。約8分鐘后，火箭的兩個(gè)助推器成功在著陸器區(qū)同時(shí)回收。但芯級(jí)火箭按計(jì)劃接近大西洋上的無(wú)人海上平臺(tái)試圖著陸時(shí)，出現(xiàn)故障墜海。
帶著一輛跑車奔向火星
高度近20層樓的“獵鷹重型”火箭，具有執(zhí)行月球或火星載人任務(wù)的潛力，可以將超大型衛(wèi)星、太陽(yáng)帆飛船及宇航員送入太空，如回收順利，火箭還可以重復(fù)再利用。
該火箭很早就進(jìn)入研發(fā)，但發(fā)射時(shí)間推遲數(shù)次，今年1月底終于完成靜態(tài)點(diǎn)火測(cè)試。此次在火箭發(fā)射前，SpaceX公司創(chuàng)始人埃隆·馬斯克非常保守地表示，只要發(fā)射平臺(tái)沒(méi)被炸毀就算成功，否則要花費(fèi)近一年時(shí)間修復(fù)平臺(tái)，因此他希望火箭至少能飛到離發(fā)射塔遠(yuǎn)一點(diǎn)的地方。
此次火箭升空的同時(shí)，還攜帶一輛櫻桃紅色特斯拉跑車作為載重測(cè)試，這也成為第一輛進(jìn)入太空的跑車。按馬斯克的設(shè)想，這臺(tái)特斯拉十年前出品的首款電動(dòng)跑車“ROADSTER”，將在火星軌道繞飛10億年。
我國(guó)航天專家龐之浩對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者表示，跑車可能到不了火星。“雖然它能達(dá)到第二宇宙速度，滿足進(jìn)入地火轉(zhuǎn)移軌道的條件，但畢竟不是火星探測(cè)器，途中也無(wú)法進(jìn)行軌道修正。”他說(shuō)，“它只能飛到哪算哪，最終在地球和火星之間，圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)。”
“獵鷹重型”火箭是現(xiàn)役推力最大的運(yùn)載火箭。其近地軌道運(yùn)載能力達(dá)63.8噸，相當(dāng)于一架滿載的波音客機(jī);地球同步軌道運(yùn)載能力為26.7噸，與美軍M7中型坦克相當(dāng);地火轉(zhuǎn)移軌道運(yùn)載能力為16.8噸，相當(dāng)于一臺(tái)重型貨車。僅從運(yùn)力來(lái)看，區(qū)區(qū)2噸多重的超跑別說(shuō)是火星，送到冥王星也綽綽有余。
相比運(yùn)力，該火箭最大的特點(diǎn)還是可重復(fù)使用。此次火箭升空約2分33秒時(shí)，兩枚由“二手”獵鷹九號(hào)改裝而成的助推器與芯級(jí)分離，5分多鐘后并肩降落在陸地回收?qǐng)觥＿z憾的是，另一枚擔(dān)任芯一級(jí)的獵鷹九號(hào)火箭卻沒(méi)能成功落在海上回收平臺(tái)上。據(jù)了解，其反推發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障，只有一臺(tái)點(diǎn)火，最終以每秒134米的速度墜入海里。龐之浩說(shuō)，這次芯級(jí)回收與以往海上回收相比，分離時(shí)間較晚，飛行軌道更高，回收難度更大。
以最小代價(jià)實(shí)現(xiàn)了運(yùn)載能力大飛躍
在龐之浩看來(lái)，“獵鷹重型”火箭只是一件過(guò)渡產(chǎn)品，定位也有些尷尬。他表示，該火箭的運(yùn)載能力比大型火箭強(qiáng)許多，但并未達(dá)到真正重型火箭的標(biāo)準(zhǔn)，只能算是準(zhǔn)重型火箭。SpaceX計(jì)劃研發(fā)的下一代發(fā)射系統(tǒng)BFR，最大運(yùn)載能力高達(dá)150噸，未來(lái)將全面取代它;NASA研發(fā)多年的太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)，計(jì)劃2019年首飛，其運(yùn)載能力也高于“獵鷹重型”火箭。如此看來(lái)，它顯然風(fēng)光不了多久。
同時(shí)龐之浩認(rèn)為，該火箭在技術(shù)上也存在一些風(fēng)險(xiǎn)，最關(guān)鍵的是沒(méi)有大推力發(fā)動(dòng)機(jī)。“推力不夠數(shù)量湊”的方法，蘇聯(lián)人曾在N-1火箭上嘗試過(guò)。他們將30臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)捆綁成火箭芯級(jí)，狀若蜂窩，但只要其中一臺(tái)出現(xiàn)問(wèn)題，就可能導(dǎo)致全軍覆沒(méi)。該型火箭在20世紀(jì)70年代前后進(jìn)行了4次試射，均以失敗告終。“獵鷹重型”火箭主要以3枚獵鷹九號(hào)火箭為基礎(chǔ)，相當(dāng)于把27臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)每9臺(tái)一組分為3“捆”，如同把雞蛋裝進(jìn)3個(gè)籃子，雖然分?jǐn)偭孙L(fēng)險(xiǎn)，但對(duì)控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)都有更高要求。“歸根結(jié)底，這還是由于沒(méi)有大推力發(fā)動(dòng)機(jī)而做出的無(wú)奈之舉。”龐之浩說(shuō)。
盡管如此，“獵鷹重型”火箭的首飛成功，仍具有重大意義。龐之浩說(shuō)，首先，該火箭的運(yùn)載能力可以滿足更多任務(wù)需求，比如組裝空間太陽(yáng)能電站，組建月球軌道空間站，發(fā)射比較大的火星探測(cè)器等。
同時(shí)，該火箭用最小的代價(jià)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)載能力的飛躍。雖然有風(fēng)險(xiǎn)，但做到了前人沒(méi)有做到的事。由于有著N-1火箭徹底失敗的前車之鑒，以及多發(fā)并聯(lián)帶來(lái)的一系列問(wèn)題，航天領(lǐng)域多年來(lái)一直將火箭多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)的思路視為禁忌，如今主流火箭最多不過(guò)10余臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。“獵鷹重型”火箭如果能解決多發(fā)并聯(lián)技術(shù)難題，或?qū)榛鸺O(shè)計(jì)開(kāi)辟新的思路。
龐之浩還表示，雖然“獵鷹重型”火箭只是過(guò)渡產(chǎn)品，但能為SpaceX未來(lái)的產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)，積累經(jīng)驗(yàn)。相較SLS，其低成本優(yōu)勢(shì)頗為顯著。此外該火箭還有許多創(chuàng)新之處，例如在設(shè)計(jì)上采用了40%的結(jié)構(gòu)冗余，遠(yuǎn)高于普通火箭的20%至25%。雖然很多元器件只是工業(yè)級(jí)，但是用雙備份甚至三備份的辦法提升了可靠性，這在商業(yè)航天領(lǐng)域也有借鑒價(jià)值。(記者 付毅飛 張夢(mèng)然)
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