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私人登月明年可望首次实现
    时间:2017-4-24     点击率:483

《力学园地》编辑部:

最近听到美国SpaceX公司就要实施私人登月计划了,能不能再给我们做一些更为详细的介绍呢?

                                                       一名航天爱好者

                                                            2017-3-24

私人登月明年可望首次实现

木 白

 2017228日,美国SpaceX公司官方透过电话会议宣布,将于2018年晚些时候使用重型“猎鹰”火箭和载人版“龙”飞船乘载两名乘客进行绕月飞行。这次飞行属于商业性质,两名乘客的人选已经确定,而且他们也已经支付过了旅行的费用,相关的训练工作也将在今年展开。对于此次飞行,SpaceX表示:“就像当年阿波罗任务的先驱们一样,人类的探索精神驱使着这些乘客怀揣着全人类的希望与梦想前往太空。” 如果这项飞行计划成功,将开启太空探索事业的一个崭新时代。

1 将要载人登月的“龙”飞船

SpaceX的全称是美国太空探索技术公司,目前是美国宇航局(NASA)商业载人飞船计划的合作伙伴,承接了向国际空间站运送货物与人员的任务。它在20026月由埃隆·马斯克(Elon Musk)建立,先后开发了 “猎鹰1号”(Falcon1)和“猎鹰9号”(Falcon9)等运载火箭,还开发了“龙”(Dragon)系列航天器。马斯克有无穷的勇气和大胆的创意,他用所有身家成立了这家私人公司,投资发展火箭,其野心是经营太空运输生意,近期目标是月球,远期目标则是火星。

2 创建SpaceX公司的埃隆·马斯克

马斯克是这样解释成立这家公司的目的:“解救人类于自杀灾难”,他说:“60年前人类还没有核武器,因此不难想象,60年后我们将有怎样可怕的武器,人类毁灭地球是迟早的事情,最佳的解决办法就是在火星上开辟第二生存空间,这样亿万人就不用选择自杀了。”要想在火星上立足,首先要登陆月球这个中转站,另外大量卫星和太空物资需要被运送,所以他决定跻身太空发射行业。

在航天工业中,Space X几乎是规模最小的那种公司,其发展设想是完全商业化的。马斯克认为当前航天工业中传统公司采用大研制团队、沿用过时硬件的做法,导致了效率低、成本高等问题。他为自己设定的目标是:将航天飞行的成本降到现在政府经营所需的十分之一,同时成十倍地降低向空间运送物资和人员的风险。在具体的技术措施上,SpaceX公司采用二级火箭结构设计方案、采用更为廉价的推进剂燃料、采用高强度低密度的箭体材料,还考虑80%的部件可重复使用,等等这样,便可以把“猎鹰9号”火箭的标准发射费用为5400万美元,相比之下,美国当前垄断大中型载荷发射市场的联合发射联盟商业发射的报价平均为每次4.35亿美元,即使是廉价的中国长城公司的长征三号乙火箭,发射费用也到了6000万美元以上。尽管这是2012年的数据,但它可以给我们一个发射价格的相对比较。

这里,让我们纵观一下SpaceX公司十五年来发展火箭技术的历程:从原始的版本V1.0Falcon9),到第一级可回收的版本V1.1falcon9R),再到推力增强的版本V1.2Falcon9FT),现在是为完成载人绕月任务的重型版本(Falcon Heavey)。这其中既有不断取得创新的成功范例,但也不乏遭遇惨痛的失败经历。的确,他们创造了多个人类太空史上的第一:201210月,SpaceX用“Falcon9”火箭将“龙”飞船将货物送到国际空间站,开启私营航天的新时代;201310月,SpaceX将应用垂直起飞垂直降落(VTVL)技术的“蚱蜢”(Grasshopper)火箭成功升空并准确降落到发射台上,标志着人类首次制造出可重复利用的火箭;20145月,SpaceX在试飞“Falcon9R”时实现了安全着陆;201512月,SpaceX成功发射“Falcon 9 FT”,并在发射10分钟后非常完美地回收了一级火箭,推进了重型火箭的部分可重复使用技术;20164月,SpaceXFalcon 9 FT”火箭第一级成功降落在一艘海上平台上。然而,SpaceX的火箭在试飞中,发生过多次失败,仅以“Falcon9R”火箭为例:20148月,它在空中爆炸;20151月,它在成功发射“龙”飞船后回收失败;20156月,它在进行第七次运货任务时发生爆炸并解体。20161月,它在第三次尝试进行海上降落时再次失败。所以,航天探索是一项充满艰辛的事业。

3 SpaceX公司“猎鹰号”火箭的发展历程

2017319日,“龙”飞船在完成第十次向国际空间站(ISS)运送补给任务后安全返回地球。 而从2018年第二季度开始,真正的载人飞行亦会逐渐成为常态,SpaceX将以每年4次(3次载货,1次载人)的频率为国际空间站提供运输服务。

4 “龙”飞船和空间站对接的示意图

 执行此次私人绕月飞行任务的火箭,则是SpaceX自主研发的猎鹰重型火箭“falcon Heavy”,它将于今年夏天进行首次测试发射,一旦成功,其将成为目前运力最强的火箭,可望直达火星。对于这种商业航天飞行,一个由欧洲火箭科学家组成的团队也表示了兴趣。他们已建好一款月球登陆舱和两个漫游车,希望自己成为第一个登月的私人团队。我们相信,随着航天科技的不断发展,私人登上月球、火星,将不再是人类的幻想。

5 载人登月的重型猎鹰火箭(Falcon Heavy

作者附记:在完成上述文稿后,媒体又报道了:2017330日(美国东部时间),SpaceX的“猎鹰9号”火箭从卡纳维拉尔角发射升空,将SES-10通信卫星成功送入同步转移轨道,并于发射后成功实现了火箭第一级的海上回收。相比于任务卫星的价值和意义,这次发射最大的看点,是已经飞过一回的这枚“猎鹰9号”火箭第一级。它曾于201648日执行CRS-8任务,将货运“龙”飞船发射升空后,成功返回地球,并着陆于大西洋的一艘驳船上。这次是在检修之后重新上阵,实现了人类历史上运载火箭第一级的首次重复使用,这必将成为运载火箭重复使用技术发展史上的重要里程碑。SpaceX 公司的CEO埃隆·马斯克在发射及回收成功后表示:这只是SpaceX的平凡时刻我们证明了火箭可以重复发射,对于火箭而言是很大的革命性任务。如果我们可以进行再次回收,那么我们也可以进行多次回收。我们终于达到了历史上这个里程碑式的时刻。已经没有言语能形容我激动的心情,现在已经证明了:我们一切都能做!