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刚刚,SpaceX 二手火箭+二手飞船发射!美欧日 4 位宇航员奔赴太空

本文作者:付静 2021-04-23 18:37
导语:Crew-1 意味着美国载人航天史的新篇章,Crew-2 则有商业航天逐步向常态化发展之势。

时隔 5 个月,美国太空探索技术公司(SpaceX)的第二次正式载人飞行任务开启!

北京时间 2021 年 4 月 23 日下午 5 时 49 分左右,美国佛罗里达州 NASA 肯尼迪航天中心 39A 发射台,搭载着载人龙飞船(Crew Dragon)的猎鹰 9 号火箭发射升空。

此次的龙飞船上,有两位 NASA 宇航员、一位日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)宇航员、一位欧洲航天局(ESA)宇航员。

这是第二次有除 NASA 宇航员之外的国际伙伴乘载人龙飞船前往国际空间站。

来回顾一下那些激动人心的瞬间。

3-2-1 点火发射!

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大约 2 分 39 秒,火箭一二级分离,NASA 地面控制团队响起掌声。

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大约 9 分 31 秒,火箭一级成功着陆于 Of Course I Still Love You(虽然切到着陆画面时信号不佳)。

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大约 11 分 58 秒,龙飞船从火箭分离,前往国际空间站。

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直播中可以看到宇航员们状态良好。

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二手飞船+二手火箭

相比于 SpaceX 此前的载人航天任务,此次的特别之处就在于,无论是飞船还是火箭均是二手,SpaceX 的硬件翻新复用能力由此可见一斑。

当地时间 4 月 16 日,飞船正式被安装至猎鹰 9 号顶部,随后被推上肯尼迪航天中心 39A 发射台。随后工作人员向火箭注入推进剂(煤油和液氧),短暂点燃 9 个梅林 1D 发动机,产生 170 万磅的推力,现场浓烟滚滚。

至此,火箭正式起飞前的关键准备工作之一静态点火按计划完成。

4 月 20 日,发射前最后一项重要审查完毕,不过受天气影响,最终发射日期延后一天。

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此次任务官方名称是 Crew-2,其徽章与 Crew-1 大体类似,均以龙头、载人龙飞船和数字为主体。不同之处在于,Crew-1 徽章的暗蓝色边缘部分依次是国际空间站和代表美国载人航天成就的航天飞机、阿波罗号、水星号、双子星座号 5 个小图标,而 Crew-2 徽章边缘则是此次参与任务的四位宇航员的名字。

可见在 NASA 看来,Crew-1 意味着美国载人航天史的新篇章,Crew-2 则有商业航天逐步向常态化发展的趋势。

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具体到任务流程,Crew-2 与 Crew-1 并无差异。

火箭飞行到一定高度、进入轨道后,第一级分离,落在早就停泊好的回收船上,为下一次发射任务将要用到的“三手”火箭做准备;随后火箭二级和龙飞船分离;接下来就靠龙飞船自己了——通过一系列调整,逐步接近国际空间站;通过分阶段燃烧,升高至国际空间站高度,随后借助一系列传感器和摄像头,对准一个开放的对接端口自动加压对接,这之后舱门打开,机组人员便能顺利进入国际空间站。

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而关于龙飞船和猎鹰 9 号火箭,相信很多人都不陌生了。

一方面,龙飞船极具科技感、高度自动化、逃生系统先进。

龙飞船直径 4 米、高 8.1 米、最多可搭载 7 位宇航员,舱内有一块屏幕可供宇航员操作,飞行信息也会通过屏幕显示。侧面有由 8 个发动机组成的推进器,能产生约 1.5 万磅推力将飞船升高 1500 米;船身则集成了传统的火箭逃逸塔设计。

目前,龙飞船主要用于运输人员、货物往返于国际空间站,此前总共参与过 25 次发射任务,23 次到达国际空间站。

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宇航员们在完成为期约 180 天的科学实验任务后,最终将乘坐龙飞船以「海面溅落」的形式返回地球,这一过程主要依托 4 个主降落伞完成。

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另一方面,猎鹰 9 号能力强、成本低。

猎鹰 9 号高 70 米,以液氧和煤油作为推进剂,第一级火箭拥有 9 个 SpaceX 梅林发动机,总推力相当于 760 吨。猎鹰 9 号已发展出 5 个版本,现役的 Block 5 型能向低地球轨道发射重达 22800 千克的载荷,向地球同步转移轨道发射 8300 千克的载荷。

目前看来,猎鹰 9 号可以说是 SpaceX 最常用的运载火箭,搭载过包括但不限于一批又一批星链卫星、国际空间站的大量补给、机密军事载荷等等,此前总共参与过 112 次发射任务,着陆(回收)72 次——这主要是通过采用航天超强度铝锂合金材料、增加挡热板等措施实现。

因此雷锋网(公众号:雷锋网)曾报道,猎鹰 9 号是史上第一枚可多次重复使用一级助推器的液体燃料运载火箭,打破了火箭只能一次性使用的思维定势,也改变了国际商业航天的市场格局。

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4 位老将整装待发

此次乘坐龙飞船前往国际空间站的,有四位宇航员:

  • Crew-2 任务指挥官、NASA 宇航员 Shane Kimbrough

  • Crew-2 任务飞行员、NASA 宇航员 Megan McArthur

  • 任务专家、日本 JAXA 宇航员 Akihiko Hoshide

  • 任务专家、欧洲 ESA 宇航员 Thomas Pesquet

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Shane Kimbrough 1989 年 5 月毕业于西点军校,成为美国陆军第二中尉,1990 年被任命为陆军飞行员。Shane Kimbrough 于 2000 年 9 月加入德州约翰逊航天中心,担任航天飞机训练机的飞行模拟工程师。

他于 2008 年完成了首次航天飞行,曾执行过 4 次太空行走,累计太空飞行天数 189 天。

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拥有加州大学洛杉矶分校航空航天工程理学学士学位、加州大学圣地亚哥分校海洋学博士学位的 Megan McArthur 供职于斯克里普斯海洋研究所,从事近岸水下声音传播和数字信号处理方面的研究。

2000 年 7 月,Megan McArthur 被 NASA 选为任务专家,随后在航天飞机航空电子设备一体化实验室从事航天飞机系统技术方面的工作。Megan McArthur 曾参与执行 STS-125 任务,搭乘亚特兰蒂斯号航天飞机,最后一次执行哈勃太空望远镜的修复任务。

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Akihiko Hoshide 于 1992 年加入 JAXA,1992-1994 年曾参与过日本 H-IIA 运载火箭的开发工作,1994-1999 年担任宇航员支持工程师。2012 年 8 月 30 日,Akihiko Hoshide 成为第三位执行太空漫步的日本宇航员。

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来自法国的 Thomas Pesquet 于 2001 年毕业于隶属于法国国防部的法国国立高等航空航天学院,主修航天器设计和控制,随后成为一名航天器动力学工程师。

业余时间里,Thomas Pesquet 是一名狂热的私人飞行员,于 2004 年被选入法航飞行训练计划,后来成为商业飞行员,之后在 2009 年 5 月被选为 ESA 宇航员,2014 年被分配到国际空间站进行长期任务。

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据了解,四位宇航员于 4 月 16 日抵达肯尼迪航天中心,4 月 18 日做了最后一次发射演练。

下图所展现的是在发射前 4 小时,四人穿好宇航服,整装待发。

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倒计时 2 个半小时,四位已经准备就绪。据 NASA 官方推特透露,由于提前完成了相关步骤,几位宇航员还在舱内玩起了剪刀-石头-布。

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SpaceX 胜在效率,也胜在成本

2020 年 5 月 30 日,龙飞船实现了人类历史上首个商业载人航天任务。

在这次名为 DM-2 的载人航天测试任务中,两位资历颇深的 NASA 宇航员 Bob Behnken 和 Doug Hurley 出征。

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后来在北京时间 2020 年 11 月 16 日 8 时 27 分,搭载着载人龙飞船的猎鹰 9 号火箭发射升空。

在这次名为 Crew-1 的载人航天首次正式任务中,三名 NASA 宇航员 Michael Hopkins、Victor Glover、Shannon Walker 和一位来自日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的宇航员 Soichi Noguchi 出征。

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也就是说,此次虽说是龙飞船的第二次正式载人航天飞行,但算上去年 5 月的载人测试,SpaceX 已是第三次帮金主爸爸 NASA 实现输送宇航员至国际空间站的目标了。

2011 年,基于往返国际空间站的难题,NASA 开始了「Commercial Crew Program」计划招标,起初波音公司(Boeing)、蓝色起源(Blue Origin)、内华达山脉(Sierra Nevada)和 SpaceX 成功竞标。

几轮竞争结束后,2014 年 9 月 16 日,波音的 CST-100 宇宙飞船和 SpaceX 的龙飞船最终被 NASA 选中。

2019 年 3 月 2 日,SpaceX 的无载人 Demo-1 任务启动,不仅猎鹰 9 号一级火箭成功回收,飞船也成功与国际空间站对接,于 6 天后返回地球。这之后的载人航天任务均成功完成。

而另一边,波音的轨道飞行试验和飞船飞行试验均因 CST-100 Starliner 飞船中止系统试验失败而推迟,再加上一些未披露的因素,波音 CST-100 Starliner 飞船的试验日期不断延后。

目前来看,相比于“默默无闻”的对手波音,SpaceX 明显占了上风——不仅胜在效率,也胜在成本。

未来 SpaceX 和波音在商业航天领域会有怎样精彩的碰撞,我们拭目以待。

引用来源:

https://www.spacex.com/launches/

https://www.space.com/spacex-crew-2-astronauts-ready-for-launch

https://www.space.com/spacex-test-fires-rocket-crew-2-astronaut-launch

http://www.spaceflightfans.cn/event/falcon9_crewdragon_demo2

直播链接:

https://www.youtube.com/watch?v=21X5lGlDOfg

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