昨晨,美国太空探索技术公司(SpaceX) 创造了历史,首次成功实现火箭第一级海上无人船软着陆,这项具有跨时代意义的技术将让火箭摆脱“消耗品”的角色,大幅缩减太空旅行的花销,并有可能让普通人实现太空旅行。同时这次SpaceX还向国际空间站发射了首个试验性充气式太空舱。
海上回收难度更高
北京时间9日早晨4时43分,“猎鹰9”火箭搭载“龙”飞船从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地升空。这一次SpaceX将回收火箭的地点设置在距离发射场以东约300公里大西洋上的一艘无人船上。约10分钟后,第一级火箭与飞船分离,分离后的火箭在空中打了个弯后,稳稳降落在无人船上,与船正中心位置仅有很小偏差。
4个月前,SpaceX刚刚创造了在陆地上成功回收一级火箭的历史,但从SpaceX的种种举动来看,他们最理想的回收场地还是海洋。在成功实现陆地回收的那次发射前后,该公司各有两次试图将火箭降落在海上浮动平台的尝试,然而都以失败告终。
和陆地回收相比,海上浮动平台面积小,容易波动,因此对火箭回收的定位、姿态控制提出了更加苛刻的要求。国家863计划专家、中国航天科技集团公司第八研究院院长助理骆剑表示:“只要附近没人,陆地回收偏离1公里也不要紧,但海上平台最大只有几百平方米,定位不准确,火箭就会掉在海里。”
SpaceX为何醉心于海上回收
既然如此,SpaceX为何醉心于搞海上回收?骆剑分析,一方面是由于美国大部分火箭发射场位于海边,另一方面是海面回收对人类影响小,安全性高。
中国空气动力学家、航天技术专家黄志澄介绍,一枚传统火箭由两级组成,当飞到100多公里的高度时,一、二级火箭分离,二级进入预定轨道,一级在太空自毁。通过SpaceX的技术,能让一级火箭回到地面,但如果降落在有人居住的地方,就会对人们生活造成影响。SpaceX是一家商业公司,今后可能会频繁发射火箭,在海上回收对人类活动影响更小。
而我国的火箭发射基地大多位于内地,对海上回收技术需求并不强烈,但随着内地人口发展,对火箭回收也提出了更高要求。比如2014年竣工的海南文昌发射场就建在海边。
骆剑表示,海上回收成功预示着SpaceX已经在工程技术层面完全掌握了垂直回收技术,未来它重点将落到进一步降低成本,改进设计上。对尚未掌握这一技术的国家来说,也意味着这条路走通了。
材料是充气式太空舱难点
此次SpaceX向国际空间站发射的“龙”货运飞船中的另一大亮点就是充气式太空舱,这是为了解决宇航员在太空中居住问题的一项大胆设计,它发射时体积很小,上天后能展开。
骆剑告诉记者,最考验充气式太空舱的是材料,这种材料一开始是柔性的,充气展开后要“硬化”成一个钢铁般坚硬的盒子,而且这个盒子必须密闭,经受太空极端温度考验。
充气式太空舱是平民太空旅游的重要一环。中国目前最大火箭的直径是5米,如果不考虑充气太空舱这一技术,我们最多只能送一个直径5米的“盒子”,而充气式太空舱能突破火箭尺寸的限制。
2000年前后,NASA将充气式太空舱技术卖给美国亿万富翁、旅馆业巨头罗伯特·比格洛,此次发射的充气式太空舱全名为“比格洛可展开活动模块”,重1.4吨,原始大小为直径2.36米、长2.4米;充气后会膨胀至直径3.2米、长3.7米,内部空间16立方米,与一个小卧室相当。它将是空间站上的第一个充气式太空舱,并与空间站“宁静”号节点舱对接两年。