SpaceX 上演神奇操作,機械臂抓取下落火箭

在迄今最具戲劇性和高風險的太空飛行之一里,SpaceX 開展了一次無人駕駛的試飛,發射了一枚巨大的超重型星際飛船型火箭,接着使用位於發射臺龍門架上巨大的“機械 zilla”機械臂,從空中抓住下落的第一級,而上級則繼續朝太空飛去。

這次壯觀的捕獲行動,使用了類似鉗子、更常被稱爲筷子的機械臂,代表了 SpaceX 在開發完全可重複使用、能快速重新發射的火箭的努力過程中的一個新里程碑。這是一項技術壯舉,在早期依賴一次性、可丟棄式火箭的太空計劃歷史中是無可比擬的。

這枚 397 英尺高的火箭於美國東部時間上午 8 點 25 分,從 SpaceX 處在德克薩斯州墨西哥灣沿岸的博卡奇卡飛行設施發射升空,當助推器的 33 個燃燒甲烷的猛禽發動機伴隨着震撼地面的轟鳴聲和一股熾熱的廢氣點火時,上演了一場壯觀的日出秀。

升空 3 分 40 秒之後,超重型助推器分離,翻轉並重新啓動 13 個猛禽發動機來改變方向,返回德克薩斯州的海岸,而星際飛船上級在其 6 個猛禽發動機的動力下繼續向太空攀升。

要是火箭或發射臺捕獲機制出現任何問題,助推器的飛行計算機就被編程爲引導該級在墨西哥灣濺落。

但並未檢測到這類問題,超重型火箭繼續朝着發射臺行進,下降,接着在兩個機械臂之間減速,近乎懸停,隨後機械臂移動抓住火箭,此時其引擎關閉。SpaceX 位於加利福尼亞州霍桑的公司總部的員工們爆發出歡呼聲和掌聲。

此次非凡的捕獲是 SpaceX 創始人埃隆·馬斯克實現“快速可重複使用”這一目標的關鍵要素,當時星際飛船的上級仍在前往太空,並且在印度洋濺落,模擬在岸上着陸,抑或最終在月球或火星上着陸。預計濺落將在升空一小時零五分鐘後進行。

在 6 月火箭的第四次試飛期間,極端溫度給星際飛船的保護瓦和轉向鰭造成了嚴重的損壞。爲週日的飛行進行了多項升級和改進,以消除或儘可能減少此類再入損傷。

兩級的超重型 - 星際飛船,統稱爲星際飛船,是世界上最大、最強大的火箭,其升空推力是美國宇航局傳奇的土星 5 號的兩倍之多,功率近乎是該機構新的太空發射系統月球火箭的兩倍。

寬達 30 英尺的超重型一級火箭,裝載着 680 萬磅的液氧和甲烷推進劑,高 230 英尺,由 33 臺 SpaceX 設計的猛禽發動機提供動力,可產生高達 1600 萬磅的推力。星際飛船的上級階段長 160 英尺,攜帶 260 萬磅推進劑,爲另外六臺猛禽發動機提供動力。

這兩個階段均被設計爲完全可重複使用,超重型火箭自行飛回其發射臺,而星際飛船往返於地球軌道、月球,最終前往火星。星際飛船被設計爲在地球上和其他地方的着陸點依靠自身火箭動力垂直着陸。

但週日此次飛行的主要目標是展示在發射臺上捕獲返回的超重型助推器的能力,在那裡它們可以迅速翻新、加油和重新發射。

SpaceX 憑藉其主力獵鷹 9 號火箭完善了一級着陸,迄今爲止成功回收了 352 個這樣的助推器,在着陸臺或海上無人船上進行動力着陸。較小的獵鷹 9 號一級火箭能自行着陸,在着陸前幾秒鐘會展開四條着陸腿。

在助推器最初開發時首次提出這個想法之際,在火箭下降並在其發射塔架旁邊盤旋時,用機械臂把 230 英尺高的超重型火箭從空中抓住,這似乎是一個古怪的想法。

但該公司在其網站上表示,SpaceX 工程師“爲這次助推器捕獲嘗試花費了數年的準備時間和數月的測試時間,技術人員投入了數萬小時用於建設基礎設施,以最大程度地提高我們成功的機率。”

“每次飛行都以上一次的經驗教訓爲基礎,在星際飛船的各個方面對硬件和操作的改進進行測試,我們即將展示對於星際飛船完全且快速可重複使用設計極爲關鍵的技術,”該公司繼續說道。

SpaceX 與美國國家航空航天局(NASA)簽訂合同,提供改裝後的星際飛船,在該機構的阿爾忒彌斯計劃中搭載宇航員在月球南極附近着陸。

要讓星際飛船着陸器登上月球,SpaceX 必須首先將其送入近地軌道,然後發射多個超重型星際飛船“加油機”,爲前往月球軌道的星際飛船補充燃料。

宇航員將乘坐美國國家航空航天局(NASA)的太空發射系統火箭發射升空,並乘坐洛克希德·馬丁公司製造的獵戶座太空艙飛往月球。機組人員將轉移到等候中的星際飛船,從而降落到月球表面。在無人駕駛的星際飛船登月之後,美國國家航空航天局希望在 2027 - 2028 年期間將首位女性和下一位男性送上月球。

鑑於單次登月所需的超重型星際飛船數量衆多,快速可重複使用性是該計劃的一個關鍵要素。雖然週日的試飛似乎進展順利,但仍需要多次飛行來完善該系統,並展示搭載宇航員所需的可靠性。

這可能需要多久是個未知數。

在過去的幾周裡,馬斯克在社交媒體上向美國聯邦航空管理局發起了猛烈的抨擊,抱怨該機構官僚作風嚴重,審查和批准發射許可證耗時過長,實際上抑制了創新,拖慢了新火箭系統的發展。

美國聯邦航空管理局直到前一天才給週日試飛頒發許可證。但這一次,該許可證涵蓋了採用大致相同飛行計劃的多次試飛。