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探秘“史蒂文先生”:SpaceX整流罩回收船的前世今生

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洛杉矶港是美国最繁忙的港口之一,其间的废弃仓库经常被用作电影布景,许多码头上还堆积着成千上万个集装箱。但是,在众多货船和渔船之间,隐藏着一颗宝石:一艘名为史蒂文先生的回收船。这艘船长62米,宽10米,于2017年加入太空探索公司SpaceX的回收船队。SpaceX以其火箭闻名于世,它通过证实火箭的一级助推器(历史上一直是一次性使用部件)实际上可以多次利用而改变了火箭发射的游戏规则。


图示:SpaceX公司的火箭鼻锥回收船名为史蒂文先生,于今年2月份首次出现在公众面前。作为整流罩的巨型捕手,该船进行了新的升级,包括四个新的可伸缩大臂和一个面积3700平方米的大网。

现在SpaceX公司正在努力制定一项战略,以复用更多的火箭零部件,具体来说就是有效载荷整流罩,也就是俗称的火箭鼻锥。

你很容易就能找到这艘海上回收船。它的四个大臂从甲板上伸出来,支撑着一个新升级的亮黄色网。新网的面积近3700平方米,是第一代网面积的四倍大,这使得史蒂文基本上可以成为一个移动捕手。


图示:史蒂文先生位于众多货船和渔船之间。

在SpaceX公司的设计中,史蒂文先生通过伸出的大臂和结实的网来捕捉有效载荷整流罩。以前,当有效载荷整流罩与火箭分离并返回地球后,就会被丢弃在海里。每个整流罩价值600万美元——相当于猎鹰9号火箭造价的十分之一。SpaceX公司表示,如果能够在整流罩掉入水中之前接住它的话,可以节省不少钱,。

在过去,当整流罩撞入水中或浸泡在盐水中时,整流罩会受到严重的损坏。在今年5月份火箭发射前的一次电话会议中,马斯克强调了海水的腐蚀性,并解释说公司希望通过减少每一半整流罩跌落海洋后要进行的翻新来降低成本。这就是史蒂文先生的切入点。

在成功发射并达到距地100公里的高度后,猎鹰9号的有效载荷整流罩与火箭的第二级分离。整流罩分为两部分回到地球,迄今为止跌落在海洋中的整流罩不会被二次使用。而SpaceX希望能够将其回收,因此该公司开发了一套系统,可以让整流罩缓缓降落到史蒂文先生的网中。

有效载荷整流罩的两部分加在一起,高约13米,宽约5米,重约1000公斤。这种形状怪异的整流罩就像一艘船的船壳,它会以很高的速度垂直穿过大气层,造成自身的翻滚。SpaceX公司在整流罩上安装了冷却氮气推进器,使其在降落过程中能够稳定下来。在大气阻力的帮助下,一旦整流罩减到一定的速度,装备有卫星定位系统的可操纵降落伞(称为“翼伞”)将在水面上空约8公里处展开。如果一切按计划进行,翼伞将使整流罩轻轻滑入史蒂文先生的网中。

史蒂文先生于2018年2月首次亮相,试图在猎鹰9号火箭将一颗西班牙雷达成像卫星送入轨道后捕捉到整流罩。这次尝试失败了,回收船距离整流罩的降落位置几百米,但SpaceX没有放弃。史蒂文先生已经冒险回到海上进行了三次后续尝试。尽管迄今为止的所有尝试都没有成功捕获整流罩,但SpaceX一直在收集重要数据,以帮助公司向前发展。

8月13日,我看到了一个罕见的景象:史蒂文先生的网中放着整流罩。SpaceX公司似乎在利用整流罩进行测试,以便工程师更好地了解史蒂文先生的捕网性能。从网中可以看到的是整流罩的两个部分之一,其连接在一个起重机上被反复升降。

史蒂文先生的新网比之前的更大更结实。从表面上看,即使没有起重机的支撑,整张网似乎也能承受整流罩的重量。这是一个非常好的消息,因为SpaceX公司并不会想要整流罩砸穿网撞到史蒂文先生的甲板上。


图示:8月13日,史蒂文先生的网中放着整流罩。SpaceX公司似乎在利用整流罩进行测试,以便工程师更好地了解史蒂文先生的捕网性能。

目前,SpaceX正专注于回收一半整流罩,并继续将另一半打捞出海。这一成就将标志着总部位于加州霍桑的航空航天公司的巨大成功;设法在再次发射时只重用一个整流罩的一半,随着时间的推移也将会节省大量的成本。目前,附近的火箭工厂工人正在加紧升级版整流罩的生产,这将有助于公司的回收工作。


图示:从表面上看,即使没有起重机的支撑,整张网似乎也能承受整流罩的重量。

过去几个月,SpaceX位于佛罗里达州卡纳维拉尔角(Cape Canaveral)的发射基地一直热闹非凡,自今年6月份以来共进行了四次发射。随着该公司将重点转向位于加州范登堡空军基地的发射基地,这种节奏将会有所放缓。今年9月份和10月份,SpaceX计划至少启动两项任务。第一颗卫星是阿根廷的地球观测卫星SAOCOM-1A,预计将于9月底发射。(原定于9月5日发射,但被推迟到月底)。第二颗将次世代铱星(Iridium NEXT)发射,其中猎鹰9号火箭将把卫星群的最后10颗卫星送入轨道。


史蒂文先生将在9月份再次出海尝试捕捞整流罩。将SAOCOM-1A卫星送入轨道的助推器可能Block 5 Falcon的第一次重复发射——这是SpaceX公司旗舰火箭的升级版本,其设计可进行多达十次重复发射,且无需过多翻新。此外,这也是SpaceX公司第一次让回收火箭在位于西海岸的平台LZ-2着陆。如果SpaceX也能通过史蒂文先生的网捕获一半的整流罩,那将是终极帽子戏法。


 






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