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二手火箭+二手飛船組合首秀完美,NASA再次榮當「小白鼠」!

原標題:二手火箭+二手飛船組合首秀完美,NASA再次榮當「小白鼠」!


北京時間2017年12月15日23時36分,一枚經過翻修後的「二手」獵鷹9(Falcon 9)火箭,從剛完成維修後的卡納維拉爾角空軍基地的LC-40發射台成功發射升空,向國際空間站發射一艘經過翻修後的「二手」龍飛船,執行CRS-13國際空間站貨運補給任務。



你沒看錯,這是還沒發射的復用火箭,但SpaceX已經懶到連擦都懶得擦了


CRS-13是龍飛船的第15次發射和第14次貨物任務。對於這次發射,龍飛船和獵鷹9火箭的一級都是經過翻新和整修的「二手貨」。這是龍飛船的第2次復用發射,獵鷹9火箭一級的第4次復用發射,但利用「二手火箭」發射「二手飛船」倒確是頭一遭。很幸運的,NASA(美國航空航天局)「首當其衝」,又一次榮當小白鼠!


此次發射火箭的綠色(回收色)部分均為二手,紅色的二級是唯一的新東西



火箭一二級之間因為新舊不同而「涇渭分明」


CRS-13是NASA首次採用復用的獵鷹9火箭執行發射,而SpaceX和NASA都將這種火箭稱之為「經過飛行驗證的火箭」(a flight-proven rocket),也是自2011年太空梭退役以來政府載荷首次通過可重複使用火箭發射升空。當然也是美國政府載荷首次採用復用獵鷹9火箭執行發射,其他潛在客戶還包括美國空軍(USAF)和美國國家偵查局(NRO)。


為準備發射,獵鷹9上周三進行了一次成功的靜態點火。測試完成後,獵鷹9火箭被推回庫房,並與龍飛船組裝在一起。根據發射時序手冊,發射前70分鐘開始加註RP-1煤油推進劑。液氧將從倒計時的T-35分鐘開始加註。液氧和煤油都進行了預冷,所以在相同的儲箱體積內,可以裝載更多的推進劑。



倒計時兩分加註仍在繼續


在獵鷹9計划起飛之前,加註持續到發射前一分鐘,之後儲箱將被加壓。 9個Merlin-1D一級發動機在發射前三秒鐘點火,火箭在倒計時零點時離架。此次發射的1035芯級的所有發動機均是6月份發射時所用,僅進行了翻修,未作任何更換。


白色的著陸腿在黑色箭體的映襯下十分扎眼


飛行78秒後,火箭將穿過最大動態壓力區域,即Max-Q。一級發動機工作了2分21秒,一級發動機關機後4秒一二級分離。火箭二級的一台Merlin-1D真空發動機將在分離後八秒鐘點火,開始長達6分27秒的燃燒。



回收本身對於獵鷹9已幾無懸念,所以我們應該注意一些其他的東西



圖中右上角可以清晰地看到第二座著陸場LZ-2已經完工,這是專門為重型獵鷹火箭的助推器回收準備的


SpaceX自從10月30日成功發射Koreasat-5A以來,該公司的發射任務就陷入沉寂。原計劃在11月份發射的諾斯魯普·格魯曼公司(Northrup Grumman)的保密代號為「祖馬」(Zuma)的任務,但由於發現火箭整流罩存在隱患而被推遲到1月初SpaceX的龍飛船不需要整流罩,所以發射並未受此影響,雖然SpaceX發言人指出整流罩問題已經被解決。


接近50天的空白期是今年SpaceX發射之間最長的間隔時間。這是2017年第17次獵鷹發射,按計劃也是本年度倒數第二次發射。



截至目前各型火箭的年度發射數量統計

此次發射的火箭一級編號1035,是一個Block3版本的一級火箭,曾在今年6月份執行CRS-11國際空間站貨運任務,後在LZ-1陸地著陸場成功回收。


美國航空航天局批准使用經過飛行驗證的助推器進行此次發射,這是在進行了全面的內部審查之後才批准的(可以詳見NASA的發射前發布會),批准的條件是火箭的前一次發射任務為低地球軌道(LEO)任務。迄今為止,SpaceX所重複使用的所有火箭一級都是在LEO任務後回收的,而且都僅僅執行了一次復用發射



位於加州霍索恩的總部現場,畫圈的兩位分別為馬斯克和之前介紹過的Shotwell女士


而此次復用的編號C108的龍飛船曾在2015年執行CRS-6任務。在2015年4月14日發射的Falcon 9 v1.1火箭上,這艘龍飛船在軌運行了近37天(其中34天對接在國際空間站上),然後在5月21日成功再入地球大氣,在加利福尼亞海岸成功落海回收。C108是第二個被重新使用的龍飛船- 在今年早些時候CRS-11任務中,SpaceX就重複發射了2014年執行CRS-4任務的C106號龍飛船。



執行CRS-6任務的龍飛船


根據美國國家航空航天局商業軌道交通系統(COTS)項目開發的龍飛船於2010年12月首飛。這是美國國家航空航天局(NASA)商業貨運補給服務(CRS)項目中用於補給和後勤任務的兩種飛船之一,另一種是軌道ATK公司的天鵝座飛船。2020年,這個計劃的第二階段(CRS-2)將加入內華達公司的追夢者飛船(DCCS)。而SpaceX也沒有停下腳步,正在開發載人版的龍飛船,向國際空間站運送宇航員,預計首飛時間就在明年。



載人龍是明年的重頭戲之一,目前看來只要重型獵鷹首射不把LC-39A發射台炸平,就還算進展順利

龍飛船由一個加壓艙和一個敞開的非加壓艙(Trunk)組成。非加壓艙上安裝有太陽能電池板等設備,非加壓艙為敞開式設計,便於放置一些需要釋放和安裝的載荷。加壓艙內則裝有加壓貨物,並在錐部安裝有通用對接機構(Common Berthing Mechanism,簡稱CBM),用於與國際空間站進行捕獲對接。飛船的加壓艙是可回收設計的,非加壓艙則在再入大氣層之前被分離拋棄,並在大氣中燃燒殆盡。CRS-13主要復用的是CRS-6任務中的加壓艙,但是PICA-X材料的防熱大底卻被更換了。


龍飛船攜帶著2205公斤(4861磅)的貨物。其中包括490公斤(1080磅)的給養和人員補給,711公斤(1568磅)的科學和實驗設備,189公斤(417磅)的空間站硬體,5公斤(11磅)的計算機設備和165台公斤(364磅)硬體來支持艙外活動(EVA)或太空行走。非加壓艙中包含兩個有效載荷,總重量為645千克(1422磅)。




兩個非加壓載荷—「光譜太陽輻照度感測器」(TSIS)和新的「空間碎片感測器」(SDS)


這次發射是在卡納維拉爾角空軍基地(CCAFS)的LC-40發射台進行的。這是該發射台自從獵鷹9火箭自2016年9月1日的靜態點火爆炸事故以來的第一次發射。在事故中,火箭和衛星都被摧毀,發射台嚴重受損,事故原因是火箭二級儲箱中的「複合材料纏繞壓力容器」(COPV)的結構失效導致。有關事故原因詳見往期文章如何按SpaceX的風格引爆一枚火箭——恢複發射前你應該知道的真相。



當年的事故後



如果你忘了9月1日發生了什麼,看這個視頻就好!

在LC-40發射台進行維修的同時,獵鷹9已從肯尼迪航天中心附近的39A發射台(LC-39A)發射。隨著SLC-40現在恢複發射,SpaceX公司可以完成LC-39A的適應性改造工作,全力準備重型獵鷹火箭的首飛工作,目前計劃在12月末進行靜態點火測試,如果順利,則在1月份進行首飛。



我知道你們想看這個,都老實兒等著吧


LC-40發射台最初設計於獵鷹1時期,當時的SpaceX在火箭和發射支持設施的設計能力上遠遜現在,所以發射台的自動化程度和完善性都有所欠缺。憑藉SpaceX在LC-39A發射台上吸取的經驗和教訓,LC-40在爆炸後「因禍得福」,在花費5000萬美元維修費後得到了全面升級

  1. 改進後的TEL像39A一樣可以在火箭離架時快速放倒後退,以減小發動機火焰對發射機構的損傷

  2. 改進後的發射台兩次發射間隔可以縮短到7天,甚至更短

  3. 引入了39A的「雨鳥」(rain bird)降溫降噪系統。

  4. 新的發射台支持長達7秒的靜態點火。

  5. 發射台的感測數據匯流排變成了光纖,以減小數據干擾。

  6. 新發射台進行了加固,即使再出現Amos-6事故,發射台也能快速恢復。

想知道詳細改進的可以點擊查看原文來閱讀SFI的發射台改造專門文章,這裡不再贅述。

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