好事多磨：Space X可回收火箭獵鷹9明日試射

本文轉自科技日報

1月8日，美國宇航局(NASA)再次更新了太空探索技術公司(SpaceX)獵鷹9號運載火箭和龍飛船的發射時間——北京時間1月10日17:47。

，由SpaceX研製的獵鷹9號(Falcon 9)運載火箭原本計劃在美國卡納維拉爾角空軍基地發射升空，但在倒計時進入1分鐘時，發射任務被緊急中止。

此次代號為CRS-5的發射任務幾經推遲，可謂好事多磨。CRS-5是獵鷹9號運載火箭搭載龍飛船(Dragon)第5次執行空間站補給任務，CRS-5任務不僅通過龍飛船向空間站運送貨物，還要進行火箭返回測試，使獵鷹9號降落在海上移動平台。

這是SpaceX今年第一次重要測試，有評論認為，如果實驗成功，對火箭技術而言，也許將是一次改變游戲規則的事件，而對於太空探索領域甚至將具有跨時代的意義。

回收測試

如何在“狂風中讓掃帚立於手掌之上”

獵鷹9號和龍飛船一樣，誕生於位於美國硅谷的SpaceX。

2012年5月22日，龍飛船搭載該型火箭發射升空，成為第一架飛往國際空間站的商業運輸飛船。自此，獵鷹9號也作為NASA商業軌道運輸服務平台正式開始其太空之旅。

這枚火箭身高68.4米，直徑3.7米，以煤油及液氧為燃料，它的地球同步軌道運載能力約為4.5噸，超過大多數目前現役的中國長征系列運載火箭，目前僅有發射過嫦娥三號月球探測器的長征三號乙火箭能與之匹敵，長三乙增強型的地球同步軌道運載能力能夠達到5.5噸。

原計劃日前由獵鷹9號執行的CRS-5發射任務，將運送重達3700磅的物質到國際空間站上，其中包括科學實驗設備、零配件、食品、水和其他物資。但在這次發射中，與“送貨”同樣重要的，還有另一項工作——進行獵鷹9號的返回測試。

傳統上，火箭設計成幾個階段。在發射后，火箭會卸下部分引擎和用完的燃料罐，讓火箭更輕身上路，攜帶衛星、飛船等進入軌道。卸下的器材將丟落地球和解體。這樣意味每次的新任務都得製造新的火箭。而SpaceX認為火箭主要部件可以回收，翻新並再次利用。

獵鷹系列火箭的頂端和外層全部採用超強度鋁鋰合金材料製造，且增加了特製的擋熱板，用以保護“獵鷹9號”第一級和第二級在重返地球大氣層時免遭損壞。在此次發射中的動演示中，獵鷹9號一級火箭與龍飛船分離后，將再次點火併調整姿態，返回大氣層，據稱還將使用GPS導航技術，最終垂直降落與海綿的浮動平台上。

“這個任務很不容易。” 有報導認為，這項技術的困難度首先在於，獵鷹9號高達十余層樓，爬升時的速度達1.6公里每秒，要讓直線上升的火箭“毫髮無傷”地垂直下降，猶如“狂風中讓橡膠掃帚柄直立於手掌上”。

減速引擎、飛翼導向、陸支架一個不能少

獵鷹9號可回收火箭若能成功試射，對太空探索領域來將具有跨時代的意義。有報導稱，通過該火箭的自主返回技術，它將大幅縮減太空旅行的花銷。若能實現火箭的全面回收，預期發射成本將降低99%。

按照這個思路，SpaceX設計第一階段推進器在返回大氣層時點燃引擎減速，附設飛翼協助落下時導向，還裝有“腿”讓它們穩定降落。在2014年，該公司已對可回收火箭進行多次試驗。

在去年4月中的一次試驗中，SpaceX成功地實現了歷史上第一次火箭軟陸，但該火箭隨后在公海側翻並毀壞，以至無法修復。

在2014年7月，該公司針對第一級火箭進行了“軟陸”測試。這次測試中，在接近海平面時，火箭被調整成水平方向，目的是希望可以完好無損地回收，但海水破壞了箭體，使得回收的可能性不復存在。

在這次試驗后的聲明中，SpaceX公司表示：“此時此刻，我們非常自信地認為，(第一級火箭)能夠在浮動發射台上成功陸或者返回發射場，無需整修就可再次升空。”

據稱，成功的標準是可重覆使用的第一級火箭能夠“以高超音速的速度從太空返回地球，兩次重主引擎，部署陸支架，並以接近零的速度陸。”如果即將進行的海上陸試驗成功，獵鷹9號的后兩次測試將是在堅固表面陸。

陸平台

足球場大小，使用鑽油平台定位技術

對可重覆使用火箭技術而言，除了火箭本身，其陸的平台上是一大難關。SpaceX創始人馬斯克表示：“火箭在海上平台上陸的可能性不超過50%，也不少於50%。”

去年12月，馬斯克在社交網站上發布了用於火箭降落的海上平台的圖片，該平台無人駕駛，大小相當於一個足球場。

“在以前的嘗試中，我們只能設定10公里(6.2英裏)以內的陸精度。而在這次實驗中，我們的目標陸精度是10米(33英尺)之內。”SpaceX公司在一份聲明中。

被稱為“火箭基地船”的陸平台採用鑽油平台定位技術，在風暴中也能穩定駁船。為配合1月6日的發射，已前往大西洋的預定位置待命，這個地點距離佛羅里達海岸大約兩百英裏，為獵鷹9號陸做准備。但是由於發射的取消，移動平台陸也不得不再度重新安排。

馬斯克對媒體表示，獵鷹9號還將進行密集的發射實驗，他認為，“很有可能其中一次實驗將能夠成功，所以，我覺得我們離我們的目標已經相當接近。”

發射故障

遲到的聖誕禮物並沒有誤事

CRS-5發射任務原定於去年12月19日進行，但在12月17日的靜態點火測試中，火箭的梅林1D引擎未能達到測試要求，SpaceX公司於是將實驗改在2015年初進行，並在12月19日安排了第二次靜態點火試驗，並且獲得成功，當時認為為2015年1月的正式發射掃清了障礙。

2015年1月7日早上，獵鷹9號在臨升空前一分鐘突然喊停，官方表示是由於方嚮導航系統的系統發生問題，而緊急取消飛行計劃的，並解釋，兩個2號門驅動系統的發動機在啟動前倒數計時時，其中一個出現移動現象，所以緊急喊停。同時強調，如果不是人工緊急停機，電腦也會自動使這個系統停止動作的，所以這次取消實際上是一個技術故障。由於1月6日的發射窗口期僅有1秒，發射任務已經取消，截至記者截稿時，最終將預期發射時間定於北京時間1月10日17:47。

據報導，這次載有5000噸容量的貨物實際上是向太空站中的6名工作人員運輸食品和聖誕禮物的。原本計劃12月中旬送到，聖誕禮物應該是額外的驚喜，結果這次首次飛行被取消是因為發射系統的問題，后來12月底又試飛一次，這次是實驗，那麼以后這個是實驗就緒之后為本周二發射奠定了基礎，結果又出了問題，但太空署表示，太空站食品仍然充足，日本和俄羅斯都有定期運輸生用品的航班，所以這次延誤不會造成任何太空站的工作和生活方面的不便。