北京时间2019年4月12日6时35分,SpaceX公司的“猎鹰重型”(Falcon Heavy)运载火箭搭载阿拉伯-6A通信卫星从美国佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空。
图1:火箭发射
在2018年2月首次成功试飞后,“猎鹰重型”火箭成为世界上现役可用的最强大火箭。本次发射是“猎鹰重型”火箭的首次商业发射,具有重大的里程碑意义。
首次执行商业发射任务,发射“最先进的商业通信卫星”
本次发射是“猎鹰重型”火箭的第二次发射,也是其首次正式执行商业卫星发射任务。2018年2月6日,SpaceX公司“猎鹰重型”火箭成功首飞,将SpaceX公司首席执行官马斯克用过的一辆红色特斯拉电动跑车(Tesla Roadster)送入环太阳轨道。“猎鹰重型”成为了现役最强、史上最经济的运载火箭,在发展低成本进入空间能力上取得了开拓性进展,是人类航天史上的一次里程碑。本次发射,运载火箭的推力比2018年的首飞还提升了10%。
本次发射火箭搭载的卫星是阿拉伯卫星通信组织于2015年4月从洛马公司订购的两颗卫星之一。阿拉伯-6A通信卫星采用LM-2100平台,发射重量6465千克,配备Ku和Ka波段有效载荷,用于向中东、非洲和欧洲提供电视、互联网和移动电话服务,设计寿命15年,该卫星被洛马公司称为世界上“最先进的商业通信卫星”。星上的太阳能帆板采用了能像布面一样展开的轻质柔性设计,而不是绝大多数卫星所用的刚性折叠设计,不仅重量轻了30%,发电功率也可提高50%,卫星太阳能帆板的实际功率可达20千瓦。
图2:阿拉伯-6A通信卫星
首次采用三枚最新研制的Block 5型火箭,全部回收成功
由于天气原因,本次发射任务多次推迟,主要是担心不稳定的天气,积雨云以及闪电会影响火箭的正常飞行。本次发射所用的芯一级和两台侧捆助推器均采用的是SpaceX公司新研制的Block 5型火箭,本次任务箭体为全新,但部分发动机和助推器头锥是复用的。
图3:助推器回收成功
本次发射的芯一级和两台侧捆助推器分别在海上平台和发射台附近的陆地平台上进行了着陆回收,其中两侧助推器进行陆地回收,主芯级火箭在“当然我依然爱你”海上平台回收。根据计划,两台助推器会在“重鹰猎鹰”下次发射时再次使用,执行美国空军“空间试验计划”(STP)发射任务。
最强运载火箭——三个助推器,27台发动机
“猎鹰重型”运载火箭是一款是能够部分重复使用的重型二级运载火箭,基于猎鹰-9火箭研制,全长70米,起飞质量1420吨,低地球轨道运载能力63.8吨,地球同步转移轨道运载能力26.7吨,火星轨道运载能力16.8吨。第一级由3个基本相同的火箭级并联而成,分别作为1个芯级和2个助推器,每个火箭级直径3.7米,各安装9台梅林-1D(Merlin-1D)发动机,并联后最大宽度12.2米,27台发动机产生的起飞推力达到22819千牛(2326吨)。第二级安装1台梅林-真空发动机,真空推力为934千牛(95吨)。“猎鹰重型”是目前现役的运载能力最强大的火箭。每次发射的价格是9000万美元,研发成本超过5亿美元。
图4:火箭发动机
在进行演示飞行后的几个月里,SpaceX“猎鹰重型”火箭的订单有所增长。“猎鹰重型”运载火箭的合同已经增加到5个,包括3个商业任务和一份价值1.3亿美元的美国空军卫星发射合同。
“猎鹰重型”是现役的运载能力最强火箭,在历史上也能排到第四名。前三名分别是:阿波罗登月任务使用的土星五号火箭,前苏联的能源号火箭和N1火箭,这三型火箭目前均已退役。“猎鹰重型”的结构强度有40%的富余,而通常火箭的结构强度富余度只有25%,该火箭拥有把人送往月球和火星的能力,但目前马斯克不打算将其用于载人飞行。
开启重型运载火箭发展新纪元
此次发射再次印证火箭一级助推器的可回收再利用,开启了超重型火箭的廉价发射纪元,为美国军方和NASA的深空探索任务提供大推力火箭,将推动国外新型重型火箭的竞争。除“猎鹰重型”和空间发射系统(SLS)之外,国外还有多种大型火箭正在研发之中,计划将于未来几年陆续首飞。例如,联合发射联盟公司正在研发“火神”(Vulcan)运载火箭,蓝源公司也正在研制“新格伦”(New Glenn)可回收重型火箭。未来上述重型运载火箭将在载荷能力、可回收能力、成本、效率等各个方面展开激烈竞争。(王霄)