“筷子夹火箭":科技前沿的大胆尝试与创新突破

文摘   2024-11-30 16:44  





众所周知,一次性运载火箭发射所需的成本是极高的。鉴于此,科学家们提出:“可以对火箭进行回收再利用”。在北京时间10月13日晚8时30分,美国太空探索技术公司(SpaceX)所研发的新一代重型运载火箭“星舰”迎来了它的第五次试射。这次试射意义非凡,它实现了一种在人类历史上从未有过的、堪称开创性的回收方式——“筷子夹火箭”式回收。这一成果无疑为航天领域的发展带来了新的突破与希望。









一、什么是火箭回收技术

“火箭回收技术,是指火箭发射后回收,并重复使用的技术。一次性使用的运载火箭发射成本很高,使用火箭回收技术能够降低发射成本。”








二、火箭回收的物理原理

火箭回收的原理基于我们熟知的牛顿第三定律。SpaceX公司研发的垂直着陆技术利用该定律,通过高度自动化的导航和控制系统,进行预置指令和传感器实时监测,让火箭自主调整姿态和发动机推力,实现安全垂直着陆,从而达到火箭回收再利用的目的。








三、其他火箭回收技术

除了垂直着陆回收技术外,常见的火箭回收技术还有伞降回收和带翼飞回回收。

1.伞降回收

原理:回收的火箭子级下落到一定高度时,借助降落伞减速,从而实现平稳回收。

- 应用案例:美国航天飞机助推器和正在研制的火神火箭。

2.带翼飞回回收

- 原理:给火箭助推器装上翅膀、起落架和相关控制系统,使火箭助推器分离后能够像无人机一样飞回地面。

- 应用案例:欧洲正在研制的可重复使用的火箭系统“Adeline”。







四.筷子如何夹住火箭

1.降落准备

在火箭发射成功后的第6分47秒,星舰的一级重型助推火箭super heavy开始返回。在返回过程中,距离地面800米时,助推器仅靠3台发动机保持垂直状态,距离地面65米时,保留1台发动机工作。此时一级助推火箭要在空中完成转体,将两个挂钩对准“筷子”(即两个专门的金属机械臂),准备准确落下。

2.机械臂夹取

当一级助推器三分之二部分落在机械臂下面时,助推器保持悬停。 单个长36米的机械臂依靠液压油缸合拢,助推器的两个挂钩(挂钩比栅格翼稍微低一些,能够承受2000吨的重量)挂在机械臂上,从而完成回收。整个过程中,火箭并非是被机械臂夹住,而是通过挂钩挂在机械臂上,实现“筷子夹火箭”的效果。








五、结语

“筷子夹火箭”式的回收技术对于降低航天成本、提高航天运输效率、减少航天垃圾等具有重要意义。它不仅展现了人类对于太空探索不懈的追求与创新,也为未来的航天技术和太空探索开辟了新的视野。

统   筹 | 张嘉豪
策   划 | 高志明
封   面 | 高志明
图   片 | 高志明
文   案 | 李子辰
排   版 | 洪彦泽

审   核 | 张竞文


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