火箭是如何做到回收使用的?

2017-08-18 22:05
大众科学 2017年7期
关键词:猎鹰大气层英里

发射卫星进行太空探索投资巨大,仅发射一枚火箭就要耗费巨资,这也让很多经济欠发达的国家无力从事这一项目。而美国太空探索技术公司SpaceX则另辟蹊径,创始人埃隆·马斯克提出了通过回收一级火箭,重复利用昂贵的设备和火箭来降低太空探索花费,他们还成功进行了实践,已在陆地和海上成功回收了多枚“猎鹰9号”的一级火箭,并在今年的3月成功实现了回收火箭的再次发射。

目前,SpaceX已尝试了10次“猎鹰9号”一级火箭的回收,其中5次失败,当然也成功在陆地和海上成功回收。下面我们一起来看看Spacex是如何做到回收的。

Step1分離一级火箭:“猎鹰9号”火箭冲出大气层,在达到离地50英里的高度时,一二级火箭就会分离,当然如果需要将货物运送到更高的轨道,它也能在更高的地方分离。在一二级火箭分离之后,二级火箭点火继续将携带的卫星或者飞船送入预定的轨道。

一二级火箭分离是多级火箭发射过程中的常见步骤,也是“猎鹰9号”一级回收过程的开始,美国太空探索技术公司此时就需要密切关注已经分离的一级火箭,并陆续开始后续的回收工作。

Step2旋转一级火箭:“猎鹰9号”火箭的一级火箭在分离之后,并不会是垂直的姿态。在一级火箭分离之后,火箭会通过冷气体推进器对其姿态进行调整,在继续向上滑行的过程中对箭体进行180度的旋转,使一级火箭的底部能朝向地面。在调整了一级火箭的姿态之后,其火箭的回收过程就已正式启动。

Step3重启引擎引导降落:在调整好火箭的姿态之后,火箭继续向上滑行的时间就不会很长,此时一级火箭开始向地面降落。但在下落的过程中速度会非常快,这就需要重启一级火箭的引擎,此时会重启一级火箭9个引擎中的3个,使其能减慢下降的速度,不过这时箭体下落的速度仍在3000英里每小时,并不慢。

Step4减速进入大气层:重启一级火箭9个引擎中的3个之后,虽然降低了火箭的下降速度,但在进入大气层之前还需要进一步降低火箭的下落速度。火箭的主发动机会再次开启,进一步降低火箭的下落速度,同时火箭外部用于保证火箭稳定姿态的网状翼鳍也会打开,使火箭以垂直的姿态降落。此时,箭体速度能降到560英里每小时。

Step5继续减速,打开落地支架:一级火箭进入大气层,并且在离地面一定高度时,火箭余下的引擎也会全部启动,进一步降低火箭的下落速度,以便其能以合适的速度降落。而在距离地面约5英里的高度时,控制系统就会启动“猎鹰9号”一级火箭落地时的稳定支架,用于保持火箭稳定的4条“腿”就会全部展开,在火箭降落到地面时,就能保持火箭稳定的垂直姿态而不至于倾倒。

Step6火箭成功落地:在顺利完成了前面的五个关键步骤之后,最后一步也就相对简单,此时只要保持火箭发动机和其他部件的正常运转,就基本能保证一级火箭顺利降落。不过,在火箭成功降落之后,美国太空探索技术公司还需要及时关闭火箭的引擎。(编辑/有庆)

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