你可能看过不少SpaceX的发射直播:火箭点火、升空、一二级分离、载荷入轨,流程看起来已经很熟悉了。但真正有意思的部分,往往藏在那些"一次性用完就扔"的硬件身上——SpaceX偏偏不按这个套路来。
有些差异是肉眼可见的,比如助推器掉头飞回发射塔;有些则藏在火箭内部,比如燃料除了燃烧还能兼职转向,压缩气体负责把两级推开。下面这7个细节,可能会让你重新认识一次火箭发射。
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1. 助推器可以一边着陆,上面那级还在往上爬
大多数火箭的第一级在完成工作后就被丢弃了。但猎鹰9号的第一级可以掉头返回并着陆,与此同时,它的第二级还在继续把载荷送往轨道。NASA记录了2015年SpaceX首次成功实现轨道级助推器着陆的完整过程,就是这个顺序。
不过,并不是每次任务都按这个顺序来。在另一次NASA记录的飞行中,龙飞船已经进入轨道,助推器才开始尝试着陆。真正的区别在于:SpaceX为第一级规划了一次受控返回,而任务的其余部分则独立继续推进。
2. 卫星的"外壳"也是二手的
整流罩是卫星在上升过程中外面的那层保护壳,当火箭穿过大气层最稠密的部分后,就会把它抛掉。
SpaceX会回收并重复使用整流罩的两半。根据其猎鹰用户指南,截至2025年2月,此前飞过的整流罩两半已被用于307次任务。
这让整流罩不再只是发射后扔掉的包装。助推器着陆吸引了大部分注意力,但SpaceX同样把这些巨大的罩子当作值得回收、检查和再次飞行的硬件。
3. 执行过载人发射的助推器,还能再飞
2020年,一枚猎鹰9号用龙飞船将NASA宇航员Bob Behnken和Doug Hurley送上太空,执行Demo-2任务。同一枚第一级助推器后来发射了一艘无人货运龙飞船,NASA将那次发射认定为该助推器的第四次飞行。
人们很容易以为,分配给宇航员的火箭只会用一次。这个例子说明,SpaceX可以从载人发射中回收助推器,并为后续任务做好准备,而搭载宇航员的飞船则继续走自己的路。
4. 压缩气体把猎鹰的两级推开
级间分离是个关键时刻。已经用完的助推器必须让开,上面级才能继续飞行。SpaceX的猎鹰用户指南提到,气动装置负责释放并推开猎鹰的两级,猎鹰重型的侧助推器也是如此。
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与指南中描述的传统爆炸式分离系统不同,猎鹰的气动系统让SpaceX可以对实际要飞的那套硬件进行功能性测试。这等于给了工程师一个办法:在火箭到达必须分离的那个点之前,先检查分离机构。
5. 星舰在分离完成前就点燃了上面级发动机
通常的顺序很简单:先断开一级,再启动下一级。星舰用的是热分离——在助推器发动机完全关机之前,就点燃上面级的发动机。
这意味着在两级分离时,发动机尾焰离助推器非常近。在SpaceX的V3设计中,助推器燃料箱的前穹顶在这一过程中直接暴露在外,靠箱内压力和一层防护钢来承受这个过程。
6. 超重助推器回塔,而不是用腿着陆
猎鹰9号带着着陆腿,触地时靠它支撑自己。SpaceX为星舰的超重助推器设计了另一种回收方式:它返回发射场,由发射塔把它接住。
让人意外的是,着陆设备在地面上,而不是跟着飞完全程。这家公司也不只是做了一次接住演示——一枚在星舰第七次飞行测试后被接住的超重助推器,在第九次飞行中再次升空。
7. 猎鹰9号用火箭燃料帮忙转向
火箭发动机在飞行中必须被调整方向,才能让飞行器保持航线,而移动它们需要动力。SpaceX的猎鹰用户指南说,第一级的推力矢量控制系统从高压煤油系统中取力,而不是额外携带一套液压油。
换句话说,火箭的燃料在被烧掉之前还干了第二份活。SpaceX表示,这消除了与独立液压系统相关的潜在故障点,也避免了液压油耗尽的问题。
这些细节拼起来是什么
SpaceX最出名的创新是把助推器带回地球。但这些例子展示了一个更广的模式:这家公司还回收整流罩、改变级间分离的方式,并把飞行关键任务交给火箭上本来就有的系统。
并不是每种方法都适用于每一款SpaceX飞行器或每一次任务,其中一些也随着设计演进而发生了变化。真正让人意外的是:那些看起来已经定型的火箭设计,有多少被SpaceX选择用另一种方式来处理。
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