揭秘 SpaceX 无人船降落平台:与火箭一样复杂

过去一周可谓是Elon Musk职业生涯中最风生水起的一周: 特斯拉Model 3预定量超过32.5万,SpaceX Falcon 9火箭引擎也成功降落在海洋之上。后者可谓是最具风险性的收获,Falcon 9火箭引擎在进入国际空间站轨道后返回地球,并第一次降落在无人船之上。

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无人船上写着:Of Course I Still Love You(当然,我还爱你)。这是SpaceX的首次无人船成功降落。

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在连续失败了4次之后,SpaceX终于成功将Falcon 9可回收火箭降落在了无人船上,并计划在今年再降落两次。

关于Falcon 9火箭降落在无人船上的难度,按官方的比喻大概相当于手掌托着一根笤帚,在暴风中使笤帚保持竖直,最了不起的是,降落的精度要求是10米以内。为更好地使得火箭安全降落,SpaceX在降落平台也颇费工夫,甚至可以说,这个降落平台的复杂程度不在火箭之下。

SpaceX开发了三个分离降落船,“自动宇航无人船”的概念让人想起Elon Musk在2009年的“改变传统可回收火箭硬件”的计划,但是改装船在2014年才正式发行。

海洋驳船又大又平的表面和运输巨大有效负荷的能力,对于Faclon 9火箭和高速降落是非常必要的。SpaceX重装了驳船平台,加入长300英尺、宽170英尺的平台,来支撑18英尺的着陆腿和火箭的其他支撑设备。之前的船只有外挂船翼和防爆墙,现在的船只则没有。

据NASA报道,这些自动无人船配置了四台柴油驱动方位推动引擎代替了方向舵,同时用360度移动来提供更好的可操作性。之前还有消息报道,这些推进器能够在三米范围内设立无人船位置,这些引擎由海洋设备制造商Thrustmaster提供。

构成船只表面的材料尚且未知,但是它可能是钢铁厚板,上面附有SpaceX的logo。

无人船能够自动操作,运用GPS信息来预测定位,但是它们也能通过一个附带的支持船只来进行远程操作。

船上装有多个传感器,与GPS信息联系,以此来操作无人船的“态度和位置”。它还能与即将降落的火箭和操作团队沟通,以此来实现复杂而精确的降落。

在每一次的降落之后,其他支持船只也会接驳在无人船上。如果火箭成功降落,回收团队将会把火箭将停落在无人船甲板之上,和船一起驶入港口。如果降落失败,火箭若可被抢救,也能回到港口。

在大西洋航行的无人船会返回到杰克逊维尔港,或者弗洛里达卡纳维拉尔港,太平洋航行的则会降落在加利福尼亚的洛杉矶港。

2015年1月10日,SpaceX第一次自动航空无人船降落尝试。那次尝试是在大西洋上,但是降落失败了。

Elon Musk表示当时成功降落的可能性为50%,但是现在却表示可能性只有将近30%。

第一台无人船是基于Marmac系列的300辆海洋驳船,首次测试之后,它的名字为“Just Read The Instructions(看下操作指南)”。之后的六个月中,在连续失败了两次之后,这只履行大西洋任务的无人船退出了。

取而代之的是SpaceX的另一只无人船,它由一个更新的Marmac驳船model304开发,名为Of Course I Still Love You(当然我还爱你)。这两艘无人船的名字都颇有创意,源于小说《玩家游戏》。

第三代浮游降落平台基于Marmac驳船模型303,于2015年春天完工,履行太平洋巴拿马运河火箭恢复任务。后来命名为“Just Read The Instructions,像第一代一样。

SpaceX尝试将Falcon 9火箭引擎降落在自动无人船上五次,其中两次分别在2015年1月和4月,在与无人船沟通的过程中失败了,但是许多其他的环节都成功了。

第三次降落尝试在2015年6月,火箭在进入降落程序的第一阶段之前便已被分解,以失败告终。

而太平洋上的降落尝试进行了四次,一月份曾成功“软降落”在无人船上,但是火箭的着陆腿上的一个带动销运行失败,因此降落失败。

“5”对于SpaceX的可回收火箭计划来说也许就是个幸运数字,在周五的第五次尝试中,SpaceX成功把Falcon 9运载火箭降落到海上无人船上。这次成功,无疑给SpaceX的可回收火箭计划以及可行性运用拓展注入了一剂强心剂。

在未来,这项让火箭部件循环利用的技术无疑可以大幅削减航天成本,同时,它也能增加火箭的有效荷载以及火箭飞行速度,最终成为人类探索空间的一大助力。

在这次无人船的记者招待会上,Musk介绍这次成功降落的时候说到“无人船终于把该接住的东西接住了,火箭部件也掉在了应该降落到的位置上”。随后,Musk在Twitter上介绍这些降落部件经过维修之后会在短期内回到太空这个属于它的“家”里。

同时,Musk也丢出了SpaceX将在实施Dragon capsule (龙飞船二代)无人机实验后,于明年年底部署首次载人飞行计划这一重磅消息。

当谈及对于下一步计划的时候,Musk忍不住眉飞色舞地说道:“这些事情是讲缘分的,有些时候突然就柳暗花明了。”不过让航天事业变得“更简单更平价”无疑是这个奇迹般技术发展的共识方向。

这项让一艘于九天之外的火箭通过与自动浮台的对接有惊无险地落于惊涛海浪之上的神奇技术,不仅突破了传统的航天回收关卡,也让科幻小说中的字间行句变成了事实。

接下来,肯定会有越来越多的海上降落测试出现,但对于大家来说,SpaceX的载人登录火星计划则更激动人心。

Via:Foxtrot Alpha

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