獵鷹重型運載火箭

由美國SpaceX公司開發的太空運載火箭

猎鹰重型运载火箭(英語:FH, Falcon Heavy),先前称为猎鹰9号重型运载火箭,是SpaceX研发和制造的一款可重复使用超重型运载火箭。猎鹰重型运载火箭是猎鹰9号运载火箭的一个衍生构型,由一个经过强化的猎鹰9号中央芯级和两个额外的猎鹰9号第一级组成。[9]这将能让猎鹰重型运载火箭的LEO运载能力达到63.8吨,而猎鹰9号运载火箭全推力版LEO运载能力仅有22.8吨。猎鹰重型运载火箭一开始就按照载人标准设计,并具有向月球或火星发射载人任务的潜力。另外也可以發射小行星採礦所需要的重型挖掘機具。

猎鹰重型运载火箭
Falcon Heavy cropped.jpg
獵鷹重型,2017年12月
用途重型运载火箭
制造者SpaceX
制造国家美国
单次发射费用可回收:9000万美元
一次性:1.5億美元 [1]
外型及质量参数
高度70米(230英尺)[2]
直径3.66米(12.0英尺)[2]
宽度12.2米(40英尺)[2]
质量1,420,788公斤(3,132,301磅)[2]
级数2+
酬載量
LEO (28.5°)有效载荷
质量63,800公斤(140,700磅)[2]
GTO (27°)有效载荷
质量26,700公斤(58,900磅)[2]
火星有效载荷
质量16,800公斤(37,000磅)[2]
冥王星有效载荷
质量3,500公斤(7,700磅)[2]
相关火箭
本系列猎鹰9号运载火箭
相似型号
发射历史
现状现役
发射场
总发射次数3
成功次数3
失败次数0
首次发射2018年2月6日 [3][4]
末次发射2019年6月25日
助推器
助推器數2
发动机9台默林1D
单发推力海平面: 7,607 kN(1,710,000 lbf
真空: 8,227 kN(1,850,000 lbf
比冲海平面: 282秒[5]
真空: 311秒[6]
推进时间154秒[7]
燃料深冷却LOX / 深冷却RP-1[8]
第一级
发动机27台默林1D(中央芯级+两支助推器)
单发推力海平面: 22,819 kN(5,130,000 lbf
真空: 24,681 kN(5,549,000 lbf[2]
比冲海平面: 282秒
真空: 311秒
推进时间187秒
燃料深冷却LOX / 深冷却RP-1
第二级
发动机1台默林真空1D
单发推力934 kN(210,000 lbf[2]
比冲348秒[7]
推进时间397秒[2]
燃料LOX / RP-1

由于猎鹰重型运载火箭的蓝本——猎鹰9号运载火箭——设计上的不断演进以及处理长期积压订单的压力,它的首次发射日期在过去几年中也屡次推迟。2018年2月6日北美东部时间下午3:45(UTC 20:45),猎鹰重型运载火箭首飞成功。[10]首次发射中携带的有效载荷为該公司執行長伊隆·马斯克(Elon Musk)的特斯拉Roadster跑车[11][12]是当前世界現役最大推力的运载火箭。[13]

历史编辑

 
SpaceX 在2011年6月在范登堡 AFB SLC-4E进行猎鹰重型发射平台奠基仪式

2004年,猎鹰重型火箭第一次被提上日程。

2011年,SpaceX在一次新闻发布会上对外界公布了这一计划。[14]

很多因素叠加导致火箭首飞被推迟5年到2018。这期间还有两次猎鹰9号的发射事故发生。导致 SpaceX 必须把他们所有的精力都集中在事故的分析中,导致发射任务有几个月时间的停滞。而且,将三颗猎鹰9号火箭捆绑也带来了远比预期要更加复杂的集成和结构上的挑战。[15]

2017年6月,伊隆·马斯克说到:

測試编辑

2018年2月6日下午3:45(北美东部标准时间),獵鷹重型火箭首飞成功,[10][17]本次是測試飛行,用於這次試飛的測試運載物是SpaceX執行長伊隆·馬斯克的櫻桃紅跑車,為特斯拉Roadster中的第一代。 此次三枚推进器中的两枚成功回收,[10]芯级推进器回收失败。当芯级推进器降落到大西洋时,芯级推进器用于减速的3台引擎中仅1台运作,它以约480公里/小时的速度坠落在距离无人驾驶驳船100公尺远的海中。[18]

商业运行编辑

2019年4月11日下午6时36分(协调世界时22:36分),猎鹰重型火箭第二次發射,也是首次商業發射,搭载阿拉伯卫星-6A在肯尼迪宇航中心39A号发射工位发射成功。[19]三枚一级助推器全部回收成功,其中两枚侧助推器回收至肯尼迪宇航中心的降落区域1和降落区域2,雖然這次改使用block5型火箭做助推器,但其整流罩為上次獵鷹重型測試任務中重複使用得來;中间芯级回收至无人驾驶驳船“我当然还爱你”上。[20]SpaceX其後發表聲明,指由於海面風浪太大,成功降落在無人船上的中央推進器劇烈搖動,並最終墜海。回收團隊因此未能把推進器運回佛羅里達州港口。

值得一提的是,两半整流罩也被成功回收,并将在今年晚些时候的“星链”发射中重复使用[21]。而故獵鷹重型的成本可以控制得十分的低廉,另外此次推力相較演示任務有5%的提升,酬載的阿拉伯衛星被注入更高的軌道上,因此整體使用壽命有望延長至20年左右。

2019年6月25日世界協調時間06:30分,獵鷹重型火箭第三次發射,台灣福爾摩沙衛星七號藉由此次進入太空。

构想和资金编辑

马斯克在2005年9月的一次新闻快讯中提到了猎鹰重型运载火箭,说18个月前有客户提出此需求。[22]他们原本计划是建造猎鹰5号运载火箭,并对此进行了各种探索,但他们最后发现,在火箭第一级使用9台发动机的设计——即猎鹰9号运载火箭,是唯一节省成本并且可靠的旅行方案。猎鹰重型运载火箭的开发利用的是私人资本,据马斯克所述,该火箭项目的成本超过5亿美元,它的开发没有接受任何政府融资。[23]

设计编辑

猎鹰重型的配置包括一个结构增强的猎鹰9号作为核心组件,外加两个消耗液态燃料的猎鹰9号作为一级捆绑式助推器。[24]概念上类似德尔塔IV 重型火箭、宇宙神V重型火箭以及俄罗斯的安加拉A5V火箭。

运载能力编辑

当猎鹰重型的一级三个助推器进行回收时,可以将20-50吨载荷运送到低地球轨道(LEO),而如果完全消耗火箭的全部助推器,则可以将60吨货物运送到低地球轨道(LEO)[25]

结构设计[26]编辑

第一级编辑

总览编辑

猎鹰重型运载火箭的第一级由三个助推器组成,侧面的两个助推器带有降低空气阻力的鼻锥。当火箭起飞后,中级的助推器在短暂的燃烧后会被关闭,直到两侧的助推器燃料耗尽并且分离之后,中间的助推器将重新点燃以全推力运行。

引擎编辑

猎鹰重型的三个助推器每个都包含了9个梅林引擎,总共27个,这些引擎使用液氧煤油推进剂(RP-1),在起飞时能提供超过5,130,000磅(2327吨)的推力。

着陆腿编辑

猎鹰重型的三个助推器每个搭载了4个由碳纤维和蜂窝铝材料制成的着陆腿,这些着陆腿将在着陆前打开,使得助推器能平稳的着陆。

中间级编辑

中间级是用来连接中间的助推器和第二级的结构,用来在第一级推进剂耗尽时将第一级与第二级分开。用来在回收降落时控制姿态的栅格舵也安装在这一级,

第二级编辑

猎鹰重型的第二级基本与猎鹰9号的一致,在与第一级分离后,第二级搭载的真空梅林引擎将载荷送往目的轨道。

整流罩编辑

猎鹰重型的整流罩由碳复合材料制作,用于在大气层内降低风阻并且保护载荷,SpaceX计划对整流罩进行回收以进一步降低火箭的发射成本。

参考编辑

  1. ^ Capabilities & Services. SpaceX. [2016-07-30]. (原始内容存档于2013-10-07). 
  2. ^ 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 Falcon Heavy. SpaceX. [2017-04-05]. (原始内容存档于2017-04-06). 
  3. ^ Elon Musk [@elonmusk]. Aiming for first flight of Falcon Heavy on Feb 6 from Apollo launchpad 39A at Cape Kennedy. Easy viewing from the public causeway. (推文). January 27, 2018 –通过Twitter. 
  4. ^ Launch Calendar. [January 25, 2018]. (原始内容存档于2018-02-07). 
  5. ^ Falcon 9. SpaceX. [29 September 2013]. (原始内容存档于1 May 2013). 
  6. ^ Ahmad, Taseer; Ammar, Ahmed; Kamara, Ahmed; Lim, Gabriel; Magowan, Caitlin; Todorova, Blaga; Tse, Yee Cheung; White, Tom. The Mars Society Inspiration Mars International Student Design Competition (PDF). Mars Society. [24 October 2015]. (原始内容存档 (PDF)于2016-03-04). 
  7. ^ 7.0 7.1 Falcon 9. SpaceX. [2016-04-14]. (原始内容存档于2014-08-05). 
  8. ^ Elon Musk [@elonmusk]. -340 F in this case. Deep cryo increases density and amplifies rocket performance. First time anyone has gone this low for O2. [RP-1 chilled] from 70F to 20 F (推文). 2015-12-17 [19 December 2015] –通过Twitter. 
  9. ^ Falcon 9 Overview. SpaceX. 8 May 2010. (原始内容存档于2014-08-05). 
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 Falcon Heavy, in a Roar of Thunder, Carries SpaceX’s Ambition Into Orbit. New York Times. 2018-02-06 [2018-02-07]. (原始内容存档于2018-02-16). 
  11. ^ Musk, Elon [@elonmusk]. Falcon Heavy to launch next month from Apollo 11 pad at the Cape. Will have double thrust of next largest rocket. Guaranteed to be exciting, one way or another. (推文). December 1, 2017 –通过Twitter. 
  12. ^ Elon Musk's huge Falcon Heavy rocket set for launch. BBC. 6 February 2018 [6 February 2018]. (原始内容存档于2018-02-16). 
  13. ^ Luscombe, Richard. SpaceX: Elon Musk seeks to revive Apollo era with Falcon Heavy rocket test. the Guardian. 2018-02-06 [2018-02-07]. (原始内容存档于2020-11-09) (英语). 
  14. ^ Clark, Stephen. SpaceX enters the realm of heavy-lift rocketry. Spaceflight Now. April 5, 2011 [September 13, 2017]. (原始内容存档于2015-12-17). 
  15. ^ SpaceX's Big New Rocket May Crash on 1st Flight, Elon Musk Says. [2018-02-06]. (原始内容存档于2017-07-21). 
  16. ^ Elon Musk. Elon Musk, ISS R&D Conference (video). ISS R&D Conference, Washington DC, USA. 事件发生在 36:00–39:50. July 19, 2017 [February 5, 2018]. 
  17. ^ Launch Schedule. Spaceflightnow.com. January 22, 2018 [January 24, 2018]. (原始内容存档于2018-08-16) (美国英语). 
  18. ^ SpaceX confirms it lost the center core of the Falcon Heavy. engadget. [2018-02-15]. (原始内容存档于2018-02-07). 
  19. ^ SpaceX. Successful deployment of Arabsat-6A to geosynchronous transfer orbit confirmed—completing Falcon Heavy’s first commercial mission!pic.twitter.com/KeKTP99xvv. @SpaceX. 2019-04-11 [2019-04-12]. (原始内容存档于2020-11-07) (英语). 
  20. ^ Musk, Elon. The Falcons have landedpic.twitter.com/BGQRNuYMVH. @elonmusk. 2019-04-11 [2019-04-12]. (原始内容存档于2021-04-06) (英语). 
  21. ^ Musk, Elon. Both fairing halves recovered. Will be flown on Starlink mission later this year.pic.twitter.com/ouz1aqW3Mm. @elonmusk. 2019-04-11 [2019-04-12]. (原始内容存档于2021-04-06) (英语). 
  22. ^ Musk, Elon. June 2005 through September 2005 Update. SpaceX. [June 24, 2017]. (原始内容存档于2017-07-04). 
  23. ^ Boozer, R.D. Rocket reusability: a driver of economic growth. The Space Review. March 10, 2014, 2014 [March 25, 2014]. (原始内容存档于2015-04-06). 
  24. ^ Falcon 9 SpaceX. 2014-08-05 [2018-02-27]. (原始内容存档于2015-12-09). 
  25. ^ Seeking a Human Spaceflight Program Worthy of a Great Nation (PDF). NASA. October 2009 [June 24, 2017]. (原始内容存档 (PDF)于December 13, 2011).    该来源属于公有领域,本文含有该来源内容。
  26. ^ 存档副本. [2021-09-21]. (原始内容存档于2020-06-17). 

外部链接编辑