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该公司计划大幅增加这款巨型飞行器的发射频率
唐纳德·特朗普和埃隆·马斯克共同观看了SpaceX从德克萨斯州发射其强大的新型火箭,这显示了当选总统对这款关系到马斯克太空探索雄心的飞行器的浓厚兴趣。
SpaceX于周二东部时间下午5点再次发射星舰,这是该飞行器的第六次飞行测试。
此次任务目标之一是尝试捕捉被称为"超级重型"的助推器,就像上个月的测试任务那样。根据SpaceX直播显示,起飞后不久,公司决定放弃这一尝试,助推器转而降落在墨西哥湾。
特朗普和马斯克在当选总统成功的竞选期间关系日益密切,特朗普在集会和演讲中多次称赞SpaceX火箭。特朗普表示,他希望马斯克在其第二任期内发射火星任务,而马斯克最近表示SpaceX计划在2026年开展无人火星飞行。
同时,美国宇航局已承诺投入超过40亿美元,让SpaceX使用星舰着陆器在其阿尔忒弥斯探索计划的两次未来任务中将宇航员运送到月球表面。
SpaceX在每次飞行任务中都取得了进展,并希望在特朗普第二任期内更频繁地发射该飞行器。公司总裁格温·肖特韦尔上周在一个投资者活动中表示,如果在未来四年内进行400次星舰发射,她也不会感到惊讶。
"祝@埃隆马斯克和参与这个令人难以置信项目的伟大爱国者们好运!"特朗普周二下午在前往德克萨斯州观看发射时在X平台上发帖说。
发射前,特朗普和马斯克一起参观了任务控制室并讨论了此次飞行。其他民选官员,包括德克萨斯州共和党参议员特德·克鲁兹,以及特朗普的顾问,如小唐纳德·特朗普也出席了活动。
星舰由超级重型助推器和堆叠在其顶部的星舰飞船组成。这艘设计用于未来运载货物或宇航员的飞船在起飞后不久与助推器分离,独立飞行,而助推器则返回发射台。
今年10月,SpaceX实现了一项工程里程碑,使用"筷子"——从塔架伸出的两个金属臂在飞行器降落时将其夹住——成功捕捉了助推器。这次捕捉提供了SpaceX如何推进星舰可重复使用的早期示范。
在星舰准备好执行载货或载人任务之前,SpaceX的工程师和技术人员必须克服许多障碍,才能实现公司设想的飞行。例如:证明星舰飞船可以在低地球轨道上进行补给,这项操作将允许更深远的航行。
"一个可以在轨道上补给的完全可重复使用火箭是实现多行星生命的关键突破,"马斯克周二在X平台上发帖说。■
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拓展阅读
火箭精确着陆:从梦想到现实的技术突破
在过去50年的航天探索历程中,人类实现了多个重要航天成就:将宇航员安全带回地球、在火星表面着陆探测器、抵达土星卫星泰坦、完成小行星着陆等。然而,这些任务虽然都瞄准了特定着陆位置,但精度参差不齐。以火星任务为例,尽管着陆精度在不断提升,但着陆椭圆(99%概率的着陆区域)仍以公里计算,远未达到理想精度。
精确着陆技术的重大突破
近年来,SpaceX和Blue Origin在火箭精确着陆技术上取得了突破性进展。SpaceX的猎鹰9号(F9R)成功实现了在海上自动太空港无人船平台(精度要求10米内)和卡纳维拉尔角陆地(精度要求30米内)的精确着陆。同时,Blue Origin的New Shepard火箭也在德克萨斯州西部测试场完成多次成功着陆。
这项技术的重要性不仅在于可以像飞机一样实现火箭的重复使用,大幅降低发射成本,更为人类探索太阳系开辟了新途径:可以探索火星洞穴和山谷、实现其他行星的样本返回、建立太阳系永久前哨站等。
严峻的技术挑战
火箭精确着陆面临着极其严苛的环境挑战:
- 大气摩擦导致的极端高温(超过2500℃)
- 再入过程中承受6倍地球重力的减速力
- 高空风速经常超过100英里/小时
- 电离层导致的通信中断
同时,着陆控制也面临巨大挑战。火箭必须在恰好零高度时达到零速度,过早达到会导致反弹,过晚则会坠毁。由于燃料有限,通常没有第二次机会,而大型火箭发动机的低速悬停控制也极其困难。
关键的控制过程
以F9R为例,整个着陆过程分为几个关键阶段:
1. 上升段:风力导致轨迹偏差增大
2. 助推返回燃热:首次减小偏差的机会
3. 大气层再入:使用网格鳍控制,但风力和大气不确定性导致偏差再增大
4. 着陆燃热:最后的精确调整,需要复杂的转向机动
在控制技术方面,SpaceX采用CVXGEN系统生成定制化飞行代码,实现高速机载优化计算。系统需要在极短时间内完成轨迹规划,找到既可行又最优的解决方案,同时还要能应对硬件故障时的轨迹重规划。特别是在地球环境下,由于大气密度是火星的100倍,空气动力效应成为不可忽视的因素。