成功回收助推器能夠大大降低太空發(fā)射的成本。
千里之行,始于足下,而在太空行業(yè),每一步的成本都很高昂,制造“電子號”火箭的美國火箭實驗室就是一個例子。這家公司在新西蘭海岸有兩個發(fā)射臺,在弗吉尼亞州還有一個發(fā)射臺尚未投入使用。地球的引力非常強大,在18米高的火箭中,有2/3的高度不可避免地被火箭的第一級占據(jù)。在過去,飛行超過兩分鐘,火箭的第一級就會墜入海底成為廢物。在很多發(fā)射任務(wù)中,推動火箭及其有效荷載升空至略高于第一個70千米的高度時,第一級就會燃燒殆盡,然后沿著一條長弧軌跡墜入距離發(fā)射場約280公里的大海中。助推器重復(fù)利用,不讓它們埋葬在海水中,可以節(jié)約大量資金。自早期太空時代以來,這一直是航空工程師們的目標。伊隆?馬斯克的太空探索技術(shù)公司曾將獵鷹9號的助推器降落在佛羅里達海岸外的無人駕駛船上。這是一項極難實現(xiàn)的驚人之舉。火箭實驗室則構(gòu)思了另一種方法。為了不讓用過的火箭第一級墜入太平洋,該公司計劃在火箭第一級用降落傘下降時,在空中用裝備了特殊裝置的直升機進行捕獲。今年5月2日,火箭實驗室首次嘗試實現(xiàn)這種方法。但僅取得了部分成功,這并不意外,因為要在大氣層空中抓住從高空快速墜落的物體,非常有挑戰(zhàn)性。助推器與火箭的其他部分分離時,會以每小時約8300公里的超音速首尾倒置墜落。其外殼會與周圍的空氣發(fā)生摩擦,表面溫度高達2400℃。在13千米的高度,火箭第一級的頂端展開一個小型引導(dǎo)傘,不到1分鐘后,降落到6千米高度時,主降落傘會展開。降落傘很快將火箭的速度降到僅36公里/小時左右。即便如此,火箭也會硬性落入海中,因此西科斯基S-92直升機會在著陸區(qū)域盤旋,用一根長長的纜繩拖著一個掛鉤。在飛過降落的火箭上空時,絆住降落傘的線纜,防止火箭入水。然后,直升機的任務(wù)是將其拖降到等候中的船舶上或?qū)Щ氐孛妗?/span>不必多言,捕獲火箭說起來簡單做起來難??罩胁僮鞅仨毲〉胶锰幉拍苋〉贸晒?。
“必須將直升機準確定位在正確的位置;必須準確地了解火箭級將要降落的地方;(而且)還必須使其速度降到足夠低的水平?!被鸺龑嶒炇业哪Ω?貝利(Morgan Bailey)說。那么,第一次嘗試空中回收的情況如何?雖然捕獲火箭第一級的嘗試與預(yù)期一樣壯觀,但火箭實驗室的任務(wù)并沒有童話般的結(jié)局。發(fā)射和升空幾乎是完美的;在軌道上釋放了34顆衛(wèi)星。發(fā)射升空約14分鐘后,來自直升機的視頻顯示直升機正在設(shè)法抓住下降的助推器。但由于飛機要試圖攔截一個速度堪比城市中高速行駛的汽車的12米長的錫罐,火箭實驗室還需要進行更多次的嘗試才能完成捕獲工作中的這道復(fù)雜難題。火箭實驗室表示,直升飛機抓住了推進器,但飛行員遇到了測試期間未曾經(jīng)歷的負載特性變化。因此,按照既定的安全協(xié)議,他釋放了推進器。降落傘攜帶火箭級落到下方的水中,然后回收船將火箭級拖上了船。盡管如此,火箭實驗室依然沒有被打倒。該公司表示會繼續(xù)這項工作,直到空中回收成為例行動作。這與該公司的首席執(zhí)行官彼得?貝克(Peter Beck)的“發(fā)射,捕獲,重復(fù)”的口頭禪是一致的。在談到“電子號”火箭的發(fā)射時,貝克說:“這是史詩般的一天。捕獲火箭級的難度相當(dāng)大。”火箭實驗室的貝利在試驗之前說,要承認成功并非必然的結(jié)果?!拔覀円呀?jīng)對單個拼圖塊進行實踐,實踐,再實踐,現(xiàn)在,(問題)是要把它們組合在一起。”她當(dāng)時告訴《科技縱覽》。盡管無法保證火箭實驗室會實現(xiàn)這一雄心壯舉,但航天界人士依然保持著這一信念,因為作為一家有希望達成這一愿景的宇航公司,火箭實驗室已經(jīng)為自己建立了一個利基市場。該公司之前發(fā)射了25枚“電子號”火箭,將總計112顆衛(wèi)星送入了軌道,其中大多數(shù)是飛行成本相對較低的小型衛(wèi)星。同時,我們也不能忽略發(fā)射的首要任務(wù)——該公司表示,火箭的第二級已經(jīng)在發(fā)射后約10分鐘進入軌道。 作者:Ned Potter