炸一枚火箭完成逃逸實驗,馬斯克的龍飛船即將載人首飛

愛範兒 於 20/01/2020 發表 收藏文章
美國東部時間 1 月 19 日上午 10 點 30,SpaceX 的獵鷹 9 號火箭帶着載着假人的龍飛船在佛羅里達州肯尼迪航天中心發射升空。所有圍觀者看着獵鷹 9 號向天空飛射而去,火箭發射並沒有讓他們歡呼雀躍,因為他們知道接下來要發生的事更刺激。


發射後的第 84 秒,飛行中的火箭突然炸成了一個火球,現場的人並未驚訝,因為這是安排好的實驗內容。幾分鐘後,爆炸聲從空中傳來,龍飛船從爆炸產生的火球中飛出,伴隨着龍飛船在空中打開降落傘,周圍的人羣傳來歡呼聲。至此,馬斯克的太空載人航天之路已經全部鋪好。

▲ 獵鷹火箭引爆現場,這個竄天猴夠大的

其實這次火箭爆炸,是馬斯克安排好的測試項目,火箭發射後爆炸是為了測試火箭的逃生系統,模擬火箭發射後可能會遭遇到的最糟糕情況。

什麼是火箭逃逸系統

對載人航天來説,發射失敗後的逃逸功能是必不可少的。試想一下,如果你是航天員,讓你坐在裝滿易燃化學燃料的罐子上,並告訴你一旦罐子爆炸,你沒有任何辦法逃出生天,只能和罐子一起粉身碎骨,你會是怎樣的感受。

▲ 龍 2 載人飛船 圖片來自:SpaceX

研發火箭的專家和宇航員顯然不想聽天由命,所以他們準備了由固體火箭製成的逃逸塔,綁在火箭最上面,一旦火箭發射失敗,就由逃逸塔帶着裝有航天員的艙室脱離火箭。

▲ 土星 5 號同樣做過逃逸實驗

擁有載人航天技術的俄、美、中三個國家,都在火箭上加入了逃逸塔的設計。

▲ 老式頂部逃逸塔設計,聯盟神州都用它

其中 2018 年俄羅斯聯盟號發射後 90 秒出現故障,宇航員身體因火箭震動而劇烈抖動,在 24 秒後,聯盟號的逃逸塔成功啟動,帶着聯盟號返回艙脱離火箭,成功保住了宇航員的性命。

▲ 聯盟發射失敗,逃逸塔挽救兩名航天人

由此可見,逃逸塔對載人航天的重要性。通常情況下,火箭都會在首次載人前測試逃逸功能,中國的神舟號、美國的土星 5 號,在發射前都有測試過逃逸塔分離。

龍飛船的逃逸系統有什麼不同

龍飛船在 2015 年也進行了逃逸塔點火測試,與傳統逃逸塔在返回艙頂部不同,龍飛船的中止系統(與逃逸塔一個作用)由八台 SuperDraco 發動機提供動力,每台發動機可產生約 15,000 磅的推力,他們全部被安置在返回艙側邊。

▲ 龍飛船的  SuperDraco 液體發動機點火

一旦火箭發射時出現意外,龍飛船的逃逸引擎將點火啟動,帶着龍飛船遠離爆炸的火箭。與之前的載人航天飛船不同,馬斯克的逃逸引擎並沒有設計在返回艙頂部,而是直接集成在可重複回收的飛船中。這樣,馬斯克就能完全回收飛船。在 2015 年的多次測試中,龍飛船的八台 SuperDraco 發動機都表現良好。

▲SuperDraco 使用單甲基肼燃料(燃料有劇毒)

但意外還是發生了,在去年 4 月份,龍飛船在進行 SuperDraco 發動機地面測試時發生爆炸,整個龍飛船被炸燬。經過三個月的調查,SpaceX 發佈了調查報告。

▲ 閥門鬆動導致 SuperDraco 爆炸

引用
一個閥門鬆動導致火箭發射的推進劑泄漏,從而引發了連鎖反應,導致航天器爆裂。

在對故障點進行改進之後,龍飛船順利通過地面點火測試,雖然問題已經解決,但這顯然無法向 NASA 證明在「返回艙內放置液體燃料發動機」這種設計的安全性,所以馬斯克策劃了本次高空逃逸實驗,在天空引爆一枚火箭,並讓龍飛船安全着陸。

▲ 高空逃逸實驗後幹返回艙安全回收,在海面濺落

值得一提的是,這次引爆的火箭是並不是一枚全新的火箭,它已經執行了三次任務,這次發射是第四次,就算這次點了炮仗,也可以説是值回本錢了。

這次空中火箭逃逸實驗意味着什麼

從各種意義上來講,馬斯克放的「超大竄天猴」都非常值。這次逃逸實驗,向 NASA 證明了龍飛船 + 獵鷹 9 火箭的安全性,並最終獲得載人前往國際空間站飛行資格。

▲ 之前龍飛船 2 號已經與國際空間站進行過對接

在這次測試後的發佈會上,馬斯克宣佈接送國際空間站乘員的任務將在今年二季度左右進行,時間基本上確定為四月到六月之間。對 SpaceX 來説,他們終於攻破了載人飛行的難題,這將是全球第一款可以載人的商用火箭。

▲ 從國際空間站俯瞰龍飛船 1 號
對 SpaceX 的老對手波音來説,SpaceX 的成功將會帶給 Starliner 載人飛船帶來巨大壓力。要知道 Starliner 才剛剛遭遇了未能成功對接國際空間站的問題,首次無人測試就遭遇了失敗。配上最近 737 MAX 的問題,現在的波音日子過得十分辛苦,一旦 SpaceX 在波音之前完成空間站載人任務,波音的 Starliner 項目可能會完全失敗。

▲ 龍飛船 2 號與波音 Starliner 對比

要知道,SpaceX 龍飛船的發射成本比波音 Starliner 的成本要低不少,後者在商業上完全沒有競爭力。

除了 SpaceX 外,最開心的可能就是美國航天局 NASA 了,這麼多年的經費支出下,美國終於扶持出了便宜好用的國產載人飛船,而且還是商業公司研發的。從此以後,再也不用高價購買俄羅斯聯盟號的座位了。


資料來源:愛範兒(ifanr)

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