• 正在加载中...
  • 猎鹰9号火箭

    猎鹰9号(Falcon 9)火箭是美国SpaceX公司研制的可回收式中型运载火箭。2012年5月22日,“龙”飞船搭载该型火箭发射升空,作为第一架飞往“国际空间站”的商业运输飞船。“猎鹰9号”作为美国航空航天局商业轨道运输服务平台正式开始其太空之旅,取代航天飞机向“国际空间站”运送货物和人员。2013年12月3日,美国太空探索技术公司SpaceX成功向地球同步转移轨道发射通信卫星,成为美国第一家进入商业卫星发射领域的民营企业。2015年6月28日,猎鹰9号火箭在升空后在空中爆炸解体;7月20日,猎鹰9号火箭爆炸原因查明:氦瓶钢支架存在缺陷。2016年4月8日,美国太空探索技术公司的“猎鹰9”火箭发射升空;美国东部时间4月12日凌晨,猎鹰9号一级火箭回到了发射场附近的港池。当地时间2016年9月1日早上,SpaceX火箭在发射台上进行测试时意外发生爆炸,直接导致Facebook的第一颗互联网卫星被完全摧毁,损失达2亿美元。2017年2月18日,用“猎鹰9”火箭发射“龙”货运飞船,为国际空间站送去补给和科学实验设备等。2017年7月6日,SpaceX成功发射猎鹰9号火箭。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名称: 猎鹰9号火箭 制造国家: 美国
    高度: 54.3m 直径: 3.66m
    质量: 333400kg 级数: 两级
    用途: 运载火箭 总发射次数: 28次
    首次发射: 2010年6月4日 英文名: Falcon 9
    制造商: 太空探索技术公司(SpaceX)
    高度: 70m 直径: 3.7m
    质量: 549,054kg 级数: 两级
    LEO运力: 22,800kg GTO运力: FT:8,300kg
    火星运力: 4,020kg 原理: 推进器原理
    发射费用: 约6200万美元

    目录

    研制背景/猎鹰9号火箭 编辑

    猎鹰9号火箭猎鹰9号火箭
    太空探索技术公司(SpaceX)由美国亿万富翁埃隆·马斯克 (Elon Musk)在2002年创建,将坚持不懈的创业精神融入到航天探索当中去,而就在不久以前,向轨道发射火箭的活动几乎完全由政府机构控制。埃隆·马斯克是在线支付系统PayPal的创始人,他希望消除官僚机构的繁琐程序,增强做事效率,通过不断创新以及内部生产和测试,将火箭发射的成本降至只有传统方法的十分之一。传统的运载火箭是一次性使用的,在发射后坠回地面,在大气层中燃烧殆尽,只剩下一些金属残片。而垂直起降的运载火箭在落回地面后,只要稍加修复,重新加注燃料就可再次发射,大大降低了发射成本。

    研制过程/猎鹰9号火箭 编辑

    2014年10月19日,位于美国加利福尼亚州的太空探索技术公司日前宣布,它的“草蜢”火箭在本月初的试验中创造了一项新纪录:火箭由发射台点火后飞到744米的空中,然后又垂直降落回发射台。这家企业在其网站上公布了7日进行的试验的视频,整个试验过程持续78.8秒,火箭降回地面后外观完好。与传统运载火箭相比,“草蜢”外形上最大的不同是带有四条钢铝结构的“腿”,它们带有液压减震器。这四条“腿”使火箭能抵御垂直落回地面的巨大冲击而不致严重损坏。太空探索技术公司说,“草蜢”的试验是这家企业研发垂直起降、完全可重复使用运载火箭的“关键一步”。这家企业正在开发其“猎鹰9号”运载火箭的可重复使用版本,并在2014年9月底的一次发射中,成功回收“猎鹰9号”的部分一级火箭。

    2015年1月6日19:20,由SpaceX研制的猎鹰9号(Falcon 9)运载火箭原本计划在美国卡纳维拉尔角空军基地发射升空,但在倒计时进入1分钟时发射任务被紧急中止,SpaceX称由于火箭的“二级推力矢量控制驱动器发生飘移”使得本次发射任务被紧急终止。 由于1月6日的发射窗口期仅有1秒,因此本次发射任务已经取消,下次发射的窗口在本周五,也就是1月9号,预期发射时间是美国东部时间凌晨5:09。

    设计思路/猎鹰9号火箭 编辑

    回收利用

    “猎鹰9号”第一级就比“猎鹰1号”大许多,乍看上去几乎一模一样,只不过第二级比第一级稍短。它们的顶端和外层全部是采用超强度铝锂合金材料制造的。且后盖上面盖了特制的挡热板,用以保护“猎鹰9号”第一级和第二级在重返地球大气层时免遭损坏,这样便可以回收再利用。

    垂直降落

    海上火箭降落埠海上火箭降落埠
    在马斯克的构想中,不论是NASA或是民营公司都不应该任由燃料火箭成为一次性使用的物品,因此他要求SpaceX公司的工程师们,打造浮动的海上火箭降落埠(Autonomous spaceport drone ship, ASDS),并研究燃料火箭在发射任务後「如何自动并垂直降落於降落埠」的技术。这项技术的困难度在於,首先,猎鹰9号(Falcon 9)火箭高达14层楼,爬升时的速度达1秒1.6公里,要让直线上升的火箭「毫发无伤」地垂直下降,犹如「狂风中让橡胶扫帚柄直立於手掌上」。其次,SpaceX公司 之前曾让完成任务的燃料火箭成功降落在10公里宽的目标区内,但ASDS仅宽10公尺,两者难度大不同。最後,位於海中的ASDS并没有固定,要降落的燃料火箭必须藉助引擎保持下降时的平衡与稳定。 

    性能参数/猎鹰9号火箭 编辑

    表中大部分参数来自“Falcon 9 Overview, Launch Cost ” 与“Space Launch Report: SpaceX Falcon Data Sheet ”。

    制造商
    SpaceX (太空探索技术公司)
    原产国
    美国
    尺寸
    高度
    68.4m(224.4 ft)
    直径
    3.7m (12 ft)
    质量
    505,846kg(1,115,200 lb)
    级数
    2
    容纳能力
    有效载荷(至LEO)
    13,150kg(28,991 lb)
    有效载荷(至GTO)
    4,850kg(10,692 lb)
    发射历程
    状态
    现役
    发射场
    卡纳维拉尔角 SLC-40
    范登堡 SLC-4E
    总发射次数
    13
    成功次数
    13
    首飞
    2010年6月4日
    第一级
    发动机
    9 Merlin 1C
    推力
    5000 kN
    比冲
    海平面:255 sec (2.6 kN/kg)
    真空:304 sec (3.0 kN/kg)
    燃烧时间
    170 秒
    燃料
    LOX/RP-1
    第二级
    发动机
    1 Merlin Vacuum
    推力
    445 kN
    比冲
    真空:342 sec (3.45 kN/kg) 
    燃烧时间
    345 秒
    燃料
    LOX/RP-1

    工作原理/猎鹰9号火箭 编辑

    这些火箭发动机采用推进器,它们所在的位置恰好是火箭发射时火焰喷射的地方。特殊外形会产生巨大的推力,使火箭腾空而起。

    试射意义/猎鹰9号火箭 编辑

    美国私营企业太空探索技术公司2010年6月4日成功试射一枚“猎鹰9”号运载火箭,并将“龙”系列飞船的一个模型送至相应轨道。这次试飞是关于商用航天器“猎鹰9号”可回收火箭若能成功试射,对太空探索领域来说将具有跨时代的意义,通过该火箭的自主返回技术,它将大幅缩减太空旅行的花销。若能实现火箭的全面回收,预期发射成本将降低99%。

    发射过程/猎鹰9号火箭 编辑

    着陆瞬间着陆瞬间

    美国东部时间2015年1月10日4时47分(北京时间10日17时47分),美国太空探索技术公司的“猎鹰9”火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空。
    美国太空探索技术公司2015年1月10日说,该公司当天发射的“猎鹰9”火箭海上回收尝试以失败告终,火箭在海上浮动平台硬着陆并损毁。
    太空探索技术公司(SpaceX)研制的“猎鹰-9号”(Falcon 9)火箭成功地从佛罗里达州卡纳维拉尔角航天发射场40号发射台点火升空。这标志着该公司研制的“龙”号太空飞船的处女航。根据该公司和美国宇航局之间签署的合同,这种飞船将用于在NASA的航天飞机全部退役后用于向国际空间站运送补给物资。此次测试飞行中,“龙”号飞船在绕地球轨道运行两周后安全溅落于太平洋预定海域。
    美国太空探索技术公司创始人伊隆·马斯克2015年4月14日兴奋地在推特上发了一张火箭升空图片。
    这是该公司继2015年1月后,遭遇的又一次火箭海上平台软着陆回收失败。不过他们表示,今年6月将再次开展这项试验。
    多位航天专家觉得,目前很难预测。“该公司采用的回收方式是其他国家及航天公司从来没有用过的。既不像航天飞机那样水平回收,也与航天飞机助推器借助降落伞回收不同,而是垂直回收。”航天专家、《国际太空》杂志执行主编庞之浩说。
    他表示,该技术难度很大,首先要让火箭精确降落在回收平台上。这一点目前已基本实现,火箭的返回精度已达到十米左右。

    同时要控制火箭的垂直姿态,这需要借助横向推力器来实现,庞之浩将此喻为“杂技般的平衡”。“火箭的长细比越大,其姿态越难控制。”他说,“这次失败也与其中一台横向推力器的推力过大有关。”
    此外要让火箭实现软着陆,其缓冲发动机的推力也要实现精准控制。庞之浩认为,要将上述三项技术完全掌握并做到真正成熟,可能至少还需要几年时间。
    一位不便透露姓名的火箭技术专家向记者表示,此次回收失败表明,太空探索技术公司在火箭姿态控制、支架结构设计及其与箭体结构的匹配等方面还存在问题。

    回收失败/猎鹰9号火箭 编辑

    状况描述

    美国太空探索技术公司创始人伊隆·马斯克 2015年4月14日兴奋地在推特上发了一张火箭升空图片。当天,该公司的猎鹰九号火箭成功将龙飞船送向国际空间站。但在第二天的火箭 回收试验中软着陆又“跌跤”。 

    事故分析

    在可重复使用火箭技术领域,包括俄罗斯、中国在内的多个国家都在开展探索,但探索的方式和途径不同。目前国际上提出的火箭回收方式包括伞降回收、气囊回收等,垂直回收是其中一种,但技术难度较大。庞之浩介绍,垂直回收方案源于上世纪90年代美国航空航天局的三角快帆研制,太空探索技术公司经过权衡,最后确定了目前的回收方案。太空探索 技术公司的这项探索并不被业内看好,阿里安、洛马等航天界巨头甚至将其视为天方夜谭。但庞之浩认为,无论成功与否,这种尝试是有意义的。“现在的试验方式并不影响火箭发射,而是在火箭完成任务的前提下,对一级火箭进行回收尝试,可谓一举两得。”他说,只要能取得一次成功,再经过不断试验改进,成功率将会越来越高。前述火箭专家也表示,如果能有一次技术试验的成功突破,将在箭体姿控、结构设计、回收场设计等各方面技术的攻关、协调上迈出一大步,并能获得一系列遥控数据参数,为后续的试验进一步奠定基础。庞之浩认为,该技术一旦成功,将是航天史上的巨大突破。不仅能减少火箭对落区的环境污染和安全威胁,也有望使火箭发射的成本大大降低。美国太空探索技术公司(SpaceX)2015年6月28日发射一枚猎鹰9号火箭执行国际空间站货运补给任务,火箭升空2分半钟后突然爆炸解体,携带约2500公斤补给的货舱也被炸毁。这是8个月内,空间站补给任务第3次失败。原本计划的火箭回收着陆试验也未能进行。  

    回收再次失败

    2016年1月17日,美国太空探索技术公司成功发射了搭载一颗海洋观测卫星 的“猎鹰9”火箭,但此行更受关注的任务——火箭第一级海上回收尝试再次以失败告终。

    回收成功/猎鹰9号火箭 编辑

    北京时间2016年4月9日凌晨4时52分,猎鹰九号搭载着龙飞船顺利升空,一级火箭助推器分离之后,再次尝试难度极高的海上回收任务。在此前多次尝试失败后,一级火箭稳稳降落在名为“我依然爱你”的海上平台,完成历史性突破。
    “猎鹰9”回收先进点
    “猎鹰9”一级火箭的回收技术以着陆支架、姿态控制技术、推进剂交叉供应和高效发动机为亮点。“猎鹰9”火箭可通过主发动机3次点火制动减速,来控制火箭的下落速度,由每秒1300米减速为每秒2米。
    对未来航天影响
    对“猎鹰9”海上回收成功,太空探索技术公司创始人、首席执行官埃隆·马斯克欢呼:“这是通往星空的又一步。”美国商业太空飞行协会发表声明说,快速可重复使用的火箭是更经济可行的未来太空飞行的关键,今天的成功是在这个领域“迈出的一大步”。美国空间新领域基金会说,这次降落不仅将对航天产业产生影响,也将对未来的人类创新产生影响。

    火箭爆炸/猎鹰9号火箭 编辑

    当地时间2016年9月1日早上,SpaceX “猎鹰9号”火箭在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地(Cape Canaveral Air Force Station)发射场爆炸。火箭携带的Facebook Amos-6卫星已完全被摧毁。本来,这颗卫星将于格林威治标准时间9月3日下午1点33分搭载“猎鹰9号”火箭升空,为撒哈拉沙漠以南的部分非洲地区提供互联网服务。虽然火箭爆炸所导致的震感强烈,且持续了几分钟时间,但SpaceX表示,此次爆炸并未造成人员伤亡。[1]

    补给任务/猎鹰9号火箭 编辑

    2016年4月10日,美国东部时间周日7:23(北京时间周日19:23),国际空间站的宇航员收到了“猎鹰9号”送来的补给。这是自2015年6月上一次补给任务失败后,SpaceX首次成功完成飞往国际空间站的任务。
    “猎鹰9号”火箭此次搭载了“龙”飞船,并运送了重约7000磅(约合3175千克)的补给。其中,约3000磅(约合1361千克)为“Bigelow扩展活动模块”(BEAM),这将为国际空间站提供565立方英尺(约合16立方米)的活动空间。在到达国际空间站之后,BEAM将连接至国际空间站的Tranquility节点,并在未来4个月内进行安装。BEAM 计划在国际空间站停留2年时间,帮助工程师收集这一模块在太空环境中使用的数据。

    延迟发射/猎鹰9号火箭 编辑

    SpaceX公司原定24日再次发射猎鹰9号火箭,并将输送SES-9通信卫星至预定轨道。该公司早前称,此次发射将再次尝试回收火箭,但预计未必能成功回收。24日,该公司临时宣布再次推迟发射,并称虽然发射推迟,但火箭和飞船状态良好。美国媒体报道称,该公司虽未就发射推迟说明原因,但目前火箭发射地的佛罗里达州即将迎来大风和龙卷风风暴。[2]

    重启发射/猎鹰9号火箭 编辑

    2017年1月2日,美国太空探索技术公司称,2016年9月“猎鹰9”号火箭爆炸事故原因已查明,计划在1月8日重启火箭发射任务。

    太空探索技术公司在一份声明中说,二级火箭液氧燃料箱内一个氦罐发生爆炸是“猎鹰9”号火箭爆炸的原因。短期内,太空探索技术公司将改进燃料的燃烧过程,使液氧不会置于氦罐和燃料箱外壳之间。

    声明还说,在燃料箱内胆的真空环境下,液氧的累积很容易引发爆炸,而未来相关设计也会改进。

    太空探索技术公司同时确认,8日的发射任务计划是将10颗铱星通信公司的通信卫星送入轨道。[3]

    2017年3月14日,美国太空探索技术公司发布消息称,搭载“回声星-23”(ECHOSTAR 23)通信卫星的猎鹰9号火箭(FALCON 9)因天气原因推迟发射。[4]

    2017年7月6日7:38分,在NASA佛罗里达州的肯尼迪航天中心LC-39A发射场,SpaceX成功发射猎鹰9号火箭。这已经是两周内的第三次发射,前两次的发射任务分别发生在6月23日和6月25日。[5]

    发射记录/猎鹰9号火箭 编辑

    序号运载火箭发射日期起飞时间有效载荷轨道发射场结果备注
    1猎鹰9号2010.6.4
    2猎鹰9号2012.5.22
    3猎鹰9号2012.10.8
    4猎鹰9号2013.3.1
    5猎鹰9号2013.9.10
    6猎鹰9号2013.12.4
    7猎鹰9号2014.4.19
    8猎鹰9号2014.7.14
    9猎鹰9号2014.9.7
    10猎鹰9号2015.1.10
    11猎鹰9号2015.2.11
    12猎鹰9号2015.3.2
    13猎鹰9号2015.4.14
    14猎鹰9号2015.4.27
    15猎鹰9号2015.6.28
    16猎鹰9号2015.12.22
    17猎鹰9号2016.3.5
    18猎鹰9号2016.4.8
    19猎鹰9号2016.5.6
    20猎鹰9号2016.5.28
    21猎鹰9号2016.6.15
    22猎鹰9号2016.7.180:45龙货运飞船LEO卡纳维拉尔角空军基地成功第二次陆上火箭回收任务[25] 
    23猎鹰9号FT2016.8.141:26日本Jcsat-16通信卫星GTO卡纳维拉尔角空军基地成功
    24猎鹰9号2016.9.19:07(爆炸时间)以色列Amos-6通信卫星卡纳维拉尔角空军基地未发射。进行静态点火实验时,发生爆炸第二级液态氧舱的复合材料压力容器出现故障] 
    25猎鹰9号2017.06.2513:25美国卫星公司铱星通信公司(Iridium)10颗通讯卫星加利福尼亚州范登堡空军基地成功
    参考资料
    [1]^引用日期:2016-09-03
    [2]^引用日期:2016-02-25
    [3]^引用日期:2017-01-04
    [4]^引用日期:2017-03-14
    [5]^引用日期:2017-07-06

    互动百科的词条(含所附图片)系由网友上传,如果涉嫌侵权,请与客服联系,我们将按照法律之相关规定及时进行处理。未经许可,禁止商业网站等复制、抓取本站内容;合理使用者,请注明来源于www.baike.com。

    登录后使用互动百科的服务,将会得到个性化的提示和帮助,还有机会和专业认证智愿者沟通。

    互动百科用户登录注册