SpaceX 上演神奇操作,机械臂抓取下落火箭

在迄今最具戏剧性和高风险的太空飞行之一里,SpaceX 开展了一次无人驾驶的试飞,发射了一枚巨大的超重型星际飞船型火箭,接着使用位于发射台龙门架上巨大的“机械 zilla”机械臂,从空中抓住下落的第一级,而上级则继续朝太空飞去。

这次壮观的捕获行动,使用了类似钳子、更常被称为筷子的机械臂,代表了 SpaceX 在开发完全可重复使用、能快速重新发射的火箭的努力过程中的一个新里程碑。这是一项技术壮举,在早期依赖一次性、可丢弃式火箭的太空计划历史中是无可比拟的。

这枚 397 英尺高的火箭于美国东部时间上午 8 点 25 分,从 SpaceX 处在德克萨斯州墨西哥湾沿岸的博卡奇卡飞行设施发射升空,当助推器的 33 个燃烧甲烷的猛禽发动机伴随着震撼地面的轰鸣声和一股炽热的废气点火时,上演了一场壮观的日出秀。

升空 3 分 40 秒之后,超重型助推器分离,翻转并重新启动 13 个猛禽发动机来改变方向,返回德克萨斯州的海岸,而星际飞船上级在其 6 个猛禽发动机的动力下继续向太空攀升。

要是火箭或发射台捕获机制出现任何问题,助推器的飞行计算机就被编程为引导该级在墨西哥湾溅落。

但并未检测到这类问题,超重型火箭继续朝着发射台行进,下降,接着在两个机械臂之间减速,近乎悬停,随后机械臂移动抓住火箭,此时其引擎关闭。SpaceX 位于加利福尼亚州霍桑的公司总部的员工们爆发出欢呼声和掌声。

此次非凡的捕获是 SpaceX 创始人埃隆·马斯克实现“快速可重复使用”这一目标的关键要素,当时星际飞船的上级仍在前往太空,并且在印度洋溅落,模拟在岸上着陆,抑或最终在月球或火星上着陆。预计溅落将在升空一小时零五分钟后进行。

在 6 月火箭的第四次试飞期间,极端温度给星际飞船的保护瓦和转向鳍造成了严重的损坏。为周日的飞行进行了多项升级和改进,以消除或尽可能减少此类再入损伤。

两级的超重型 - 星际飞船,统称为星际飞船,是世界上最大、最强大的火箭,其升空推力是美国宇航局传奇的土星 5 号的两倍之多,功率近乎是该机构新的太空发射系统月球火箭的两倍。

宽达 30 英尺的超重型一级火箭,装载着 680 万磅的液氧和甲烷推进剂,高 230 英尺,由 33 台 SpaceX 设计的猛禽发动机提供动力,可产生高达 1600 万磅的推力。星际飞船的上级阶段长 160 英尺,携带 260 万磅推进剂,为另外六台猛禽发动机提供动力。

这两个阶段均被设计为完全可重复使用,超重型火箭自行飞回其发射台,而星际飞船往返于地球轨道、月球,最终前往火星。星际飞船被设计为在地球上和其他地方的着陆点依靠自身火箭动力垂直着陆。

但周日此次飞行的主要目标是展示在发射台上捕获返回的超重型助推器的能力,在那里它们可以迅速翻新、加油和重新发射。

SpaceX 凭借其主力猎鹰 9 号火箭完善了一级着陆,迄今为止成功回收了 352 个这样的助推器,在着陆台或海上无人船上进行动力着陆。较小的猎鹰 9 号一级火箭能自行着陆,在着陆前几秒钟会展开四条着陆腿。

在助推器最初开发时首次提出这个想法之际,在火箭下降并在其发射塔架旁边盘旋时,用机械臂把 230 英尺高的超重型火箭从空中抓住,这似乎是一个古怪的想法。

但该公司在其网站上表示,SpaceX 工程师“为这次助推器捕获尝试花费了数年的准备时间和数月的测试时间,技术人员投入了数万小时用于建设基础设施,以最大程度地提高我们成功的几率。”

“每次飞行都以上一次的经验教训为基础,在星际飞船的各个方面对硬件和操作的改进进行测试,我们即将展示对于星际飞船完全且快速可重复使用设计极为关键的技术,”该公司继续说道。

SpaceX 与美国国家航空航天局(NASA)签订合同,提供改装后的星际飞船,在该机构的阿尔忒弥斯计划中搭载宇航员在月球南极附近着陆。

要让星际飞船着陆器登上月球,SpaceX 必须首先将其送入近地轨道,然后发射多个超重型星际飞船“加油机”,为前往月球轨道的星际飞船补充燃料。

宇航员将乘坐美国国家航空航天局(NASA)的太空发射系统火箭发射升空,并乘坐洛克希德·马丁公司制造的猎户座太空舱飞往月球。机组人员将转移到等候中的星际飞船,从而降落到月球表面。在无人驾驶的星际飞船登月之后,美国国家航空航天局希望在 2027 - 2028 年期间将首位女性和下一位男性送上月球。

鉴于单次登月所需的超重型星际飞船数量众多,快速可重复使用性是该计划的一个关键要素。虽然周日的试飞似乎进展顺利,但仍需要多次飞行来完善该系统,并展示搭载宇航员所需的可靠性。

这可能需要多久是个未知数。

在过去的几周里,马斯克在社交媒体上向美国联邦航空管理局发起了猛烈的抨击,抱怨该机构官僚作风严重,审查和批准发射许可证耗时过长,实际上抑制了创新,拖慢了新火箭系统的发展。

美国联邦航空管理局直到前一天才给周日试飞颁发许可证。但这一次,该许可证涵盖了采用大致相同飞行计划的多次试飞。