SPACE SCHOOL

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獵鷹回家了 - 踏了100年的一大步

2017年6月25日,2支獵鷹9號火箭於2日內相繼完成降落,創下空前紀錄的同時,也宣告火箭回收的概念與技術已經成熟。

獵鷹9號運載火箭發射[1]

  以往火箭研發之所以耗費巨資,很大一部份是因為無法重複利用。以阿波羅計畫的農神5號為例,1964年至1973年期間的總成本高達65億美元,但大部分部件於任務各階段即拋棄。

  而後,NASA推動太空梭計畫,希望藉由可重複使用的設計降低成本。但太空梭需由太空人駕駛且需花費大量人力物力進行檢修,導致任務成本從最初預估的600萬美元飆漲至9000萬美元。有鑒於此,如何降低成本便成為新一代火箭的中心設計思想,代表成果即是獵鷹9號。

  獵鷹9號系列均採用由SpaceX自行研製的默林(Merlin)火箭發動機,使用RP-1煤油和液態氧作為推進劑並採用燃氣發生器循環(Gas-generator cycle),將少部分推進劑於燃氣發生器中燃燒,產生燃氣並推動渦輪泵。

  此種設計可延長渦輪壽命以利重複使用,但燃氣效率損失較高。因此,第一節火箭採用9具引擎,可產生約170萬磅的推力。現役的全推力型能夠發射22800公斤的酬載至低地球軌道,此等性能與現有運載火箭性能相去不遠,然而此型火箭的最大特點,在於它是第一枚實現可控陸地和海上垂直著陸回收,以及第一枚實現第一節重複使用的火箭。



Merlin火箭發動機[2]燃氣發生器循環[3]  執行陸地回收程序時,第一節火箭先和第二節火箭分離,利用氦氣調整姿態向後翻轉,點燃其中一具引擎進行「回推推進」,此時頂部的四個柵格翼會展開並調整姿態。進入大氣層時會第二次點燃三具引擎進行「再入推進」。

  接近地面時,第三次點燃一具引擎進行「著陸推進」並打開著陸腿,利用略低於火箭重量的反向推力實施軟著陸。執行海上回收程序時,第一節火箭不會執行回推推進而是直接進行再入推進。

  獵鷹9號全推力版於2015年12月22日首次發射,第一級火箭返回卡納維拉爾角空軍基地第一著陸場,實現了史上第一次陸上軟著陸回收一級火箭,2016年4月8日更成功降落於海上平台,實現了人類歷史上第一次海上軟著陸。

  
獵鷹9號運載火箭和天龍號太空船的組合已贏得了NASA的合約,向國際太空站運送貨物。SpaceX更計劃申請載人認證,達成向國際太空站運送太空人,如此便達成完全多次利用並載人進入地球軌道的最終目標,使普通企業也能開展太空飛行的業務。



計畫中的回收過程[4]獵鷹9號運載火箭和天龍號太空船[5]



  1903萊特兄弟的飛機試飛成功時,或許沒有人想到,100年後的現代,乘坐飛機旅行竟是如此容易。現今的火箭工程師,承接太空競賽時的兩大巨頭馮布朗與柯廖羅夫的遠見,被人類普遍的探索精神驅動,致力帶着全人類的希望與夢想前往宇宙。

  搭乘「SpaceX」由地球前往太空的旅客,本航班即將發射,請繫好安全帶並豎直椅背,祝您有趟舒適愉快的旅程。



 



 



 



文章參考來源:

1. FALCON 9 (檢索日期2017/05/18)

http://www.spacex.com/falcon9

2. SpaceX successfully completes two Falcon 9 landings in one weekend (檢索日期2017/07/19)

https://www.theverge.com/2017/6/25/15870934/spacex-second-launch-weekend-rocket-landing-success-falcon-9-landing

3. SpaceX's crazy 12 hours ends with scrubbed launch(檢索日期2017/07/19)

http://money.cnn.com/2017/07/03/technology/future/spacex-dragon-falcon/index.html

4. 94 percent of SpaceX’s Falcon 9 rocket launches have been successful(檢索日期2017/07/19)

https://www.recode.net/2017/5/28/15695080/spacex-falcon-9-rocket-launch-successful

5. Watch SpaceX launch its third Falcon 9 rocket in two weeks(檢索日期2017/05/18)

https://www.theverge.com/2017/7/2/15900502/spacex-falcon-9-rocket-intelsat-35e-watch-livestream



 



圖片引用來源:

[1]https://theinitium.com/article/20170220-dailynews-SpaceX-historic-launch/, retrieved July 19, 2017

[2]http://www.spacex.com/news/2014/10/16/spacex-completes-100th-merlin-1d-engine, retrieved July 19, 2017

[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Gas-generator_cycle, retrieved July 19, 2017

4]https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%8D%B5%E9%B7%B99%E8%99%9F%E9%81%8B%E8%BC%89%E7%81%AB%E7%AE%AD
, retrieved July 19, 2017

[5] http://news.ifeng.com/a/20151222/46788261_0.shtml, retrieved July 19, 2017

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