高考考试网
当前位置: 首页 高考资讯

spacex初代龙式飞船(SpaceX的龙飞船和它身上的黑科技)

时间:2023-06-05 作者: 小编 阅读量: 2 栏目名: 高考资讯

服务舱是非加压的,可以搭载对气压不敏感的货物。服务舱外侧还有翼状结构,能够为飞船在逃逸过程中提供气动稳定性。本次发射,一级火箭将回收,降落在海洋中的浮动平台上。值得一提的是,截止到本次发射之前,猎鹰9已经发射了28次,全部获得成功。在回收一级的情况下,近地轨道的运载能力为15.6吨,不回收一级的情况下,近地轨道运载能力为22.8吨,算是一款中型运载火箭。

特别声明:本文为新华网客户端新媒体平台“新华号”账号作者上传并发布,仅代表作者观点,不代表新华号的立场及观点。新华号仅提供信息发布平台。

腾讯太空 文/乔辉

北京时间5月31日凌晨3点22分,美国太空探索技术公司(SpaceX)首次利用载人龙飞船把两位宇航员送入地球轨道,目前正在追逐国际空间站,预计19个小时后,尝试与国际空间站对接。

图注:猎鹰9火箭升空画面

图注:发射升空时,载人龙飞船中的宇航员

一级火箭成功回收,降落在大西洋中的漂浮平台上

原计划,北京时间5月28日凌晨4点33分发射,但由于天气原因推迟至北京时间5月31日发射。

图注:5月28日,发射场上空乌云密布,不得不取消发射

本次发射依然采用稳定的“猎鹰9”(Block5)运载火箭,发射地点位于美国佛罗里达州肯尼迪航天中心,发射台是最为著名的LC-39A,该发射台曾经见证了阿波罗登月飞船和航天飞机的历次重大发射,后来被SpaceX租下来,用于发射火箭。

下面我们先来看看本次发射意味着什么,然后再详细聊聊具体细节。

一、本次发射的意义是什么?

本次发射是NASA与SpaceX签订的“商业载人项目”(Commercial Crew Program)的组成部分。意义至少可以从三个层面来理解:

第一个层面,对于SpaceX公司来讲,重要性毋庸置疑,本次发射是该公司的首次载人发射,成功就意味着拿到了商业载人航天的入场券,未来前景无可限量;

第二个层面,对于美国和NASA来讲,意味着自从2011年航天飞机退役以来,再次恢复载人航天能力(后面我们详述);

第三个层面,对于整个世界商业航天来讲,意味着揭开了商业载人航天的帷幕,商业航天走进新时代。

SpaceX公司和特斯拉公司创始人埃隆·马斯克(Elon Musk)

二、两位宇航员来自何方?

参加本次试飞的两位宇航员是:道格拉斯·G·赫尔利(Douglas G.Hurley)和罗伯特·L·贝恩肯(Robert L.Behnken),分别出生于1966年和1970年。

图注:宇航员贝恩肯和赫尔利(右)

他们都是曾经三次进入过太空,而且还都是执行过航天飞机任务的老手。其中,赫尔利在太空中有超过683个小时的经验,还执行过2011年7月最后一次航天飞机任务(代号:STS-135)。贝恩肯作为航天飞机任务专家,曾先后执行2008年的(STS-123)和2010年的(STS-130)任务,累计在太空飞行时间超过708小时,其中包括37小时的太空行走时间。

对于载人航天来讲,整体上看两大件:承载宇航员的飞船和运送飞船的火箭。俗话说,“花开两朵,各表一枝”,我们先主要聊一聊载人龙飞船,然后再略谈一下猎鹰9火箭。

三、SpaceX载人龙飞船的结构特点

图注:载人龙飞船内部。以往密密麻麻的操作按钮,已被大屏幕取代(邻近发射,贝恩肯和赫尔利坐进龙飞船)

载人龙飞船属于SpaceX研制的第二代龙飞船(Dragon 2),具备可重复使用的能力。第二代龙飞船可分为载人龙飞船和货运龙飞船两种,其前身是第一代货运龙飞船(Dragon 1)。新飞船可以自动与空间站完成对接,而不像第一代飞船那样,需要借助空间站上的机械臂的帮助。当然,载人龙飞船也保留了人工对接的选项。

图注:地面上的载人龙飞船

本次使用的载人龙飞船,直径4米,高8.1米,最多可搭载7位宇航员(载人龙飞船NASA版本的只有4人座位),这与航天飞机搭载的宇航员数量相同,也与我国5月5日测试的“新一代载人飞船”设计上能够搭载的宇航员数量相同。

载人龙飞船的最顶端是一个能够打开的头锥盖子,在发射和返回的过程中,保护飞船和对接机构。当飞船与空间站对接的时候,头锥盖子会打开,露出对接机构,当飞船脱离空间站的时候,盖子关闭,准备返回地面。

飞船主体由两大部分组成,一个是加压的返回舱,另一个是在返回舱下面的服务舱(这里要说明的是,SpaceX使用Trunk一词,而不是Service module,但从作用上看类似于服务舱,目前尚无统一的翻译)。服务舱是非加压的,可以搭载对气压不敏感的货物。

另外,服务舱外侧粘贴有太阳能电池,就像穿了个太阳能板的裙子一样,这摆脱了传统的太阳能展开翼的造型。服务舱外侧还有翼状结构,能够为飞船在逃逸过程中提供气动稳定性。

四、载人龙飞船具备全程逃逸能力

载人龙飞船集成有8个推力强大的“超级天龙座”火箭,火箭两两分组,安装在飞船的侧壁,作为逃生使用,每个发动机的推力可达71千牛,换算成大家有直观感觉的表示方式就是相当于7.1吨的推力。此外,还装有16个推力相对较小的“天龙座”发动机喷口,用于姿态控制和轨道机动。

图注:载人龙飞船“飞行中止测试”试验(示意图)

熟悉载人航天的朋友,可能会留意到,无论是阿波罗登月火箭,还是我国的长征2F载人运载火箭,在火箭顶部都有个逃逸塔。

图注:阿波罗飞船的“逃逸塔”

逃逸塔的作用就是在火箭发射起始阶段,如果发生意外,可以启动逃逸塔火箭,把飞船带离到安全的高度,然后着陆。如果发射一切顺利,等火箭飞到一定的高度,逃逸塔会分离,然后丢弃。而载人版龙飞船相当于把逃逸塔集成在船身上,这样做有什么好处呢?

图注:2020年1月19日,SpaceX成功进行了“飞行中止测试”试验

2020年1月19日,SpaceX成功进行了“飞行中止测试”试验。当猎鹰9火箭升空84秒左右,飞行高度19公里,速度大约2.3马赫时,火箭顶部的飞船启动自身的8台逃逸发动机,把飞船推离火箭。随后,火箭在强大的气动压力下发生解体爆炸,坠入大西洋中。

到目前为止,SpaceX共制造了四艘龙飞船,第一艘用于悬浮测试,目前已退役;第二艘用于2019年首次载人版飞船的无人测试发射(Demo-1),但在后来的地面测试中发生爆炸毁掉;第三艘用于2020年1月份的“飞行中止测试”当中,目前已退役;第四艘就是本次发射的主角儿。

五、成功率100%的猎鹰9(Block 5)火箭

我们知道,SpaceX以可回收火箭名扬天下,但这次使用的是全新的猎鹰9(Block 5)火箭,毕竟是首次载人发射,使用二手火箭风险还是相对较高。一级的代号为B1058.1,小数点后面的数字代表使用次数,1表示第一次使用。本次发射,一级火箭将回收,降落在海洋中的浮动平台上。

值得一提的是,截止到本次发射之前,猎鹰9(Block5)已经发射了28次,全部获得成功。

猎鹰9(Block 5)是两级运载火箭,高度70米,以液氧和煤油为推进剂,芯一级火箭装配有9台梅林发动机,总推力7600千牛,相当于760吨。在回收一级的情况下,近地轨道的运载能力为15.6吨,不回收一级的情况下,近地轨道运载能力为22.8吨,算是一款中型运载火箭。

通过上面的分析,我们可以看出,SpaceX和NASA之所以敢于本次载人发射,是因为拥有100%发射成功记录的猎鹰9(Block5)火箭,拥有具有全程逃逸能力的载人龙飞船以及两位经验丰富的宇航员等。

六、载人龙飞船在太空停留多久?如何返回?

图注:这是2019年首次载人版飞船的无人测试,成功返回时的情景

载人龙飞船与国际空间站对接后,宇航员通过对接通道进入空间站,在那里执行预定的科学任务。具体返回日期,目前官方并没有明确的说法,只是说不会晚于9月23日。载人龙飞船返回时,首先丢掉服务舱,然后借助盾形的防热罩减速,到达一定高度后,再展开降落伞完成最终刹车,最后溅落在大西洋海域。

七、为什么美国急切恢复载人航天能力?

众所周知,美国在1969年就完成了人类首次登月,代表人类踏上了另一颗星球。阿波罗期间,总共完成7次载人登月发射,其中6次成功把12名宇航员送到月球。唯一的阿波罗13号虽然没有成功,但3名宇航员毫发无损返回地球。

图注:1986年挑战者号航天飞机升空后爆炸

图注:2003年哥伦比亚号航天飞机空中解体(艺术图)

1981年,美国又成功发射了第一架航天飞机“哥伦比亚”号,一次就能把7名宇航员送上近地轨道。美国总共建造了5架航天飞机,强大的运输能力为建设国际空间站立下了汗马功劳!

但遗憾的是,挑战者号航天飞机和哥伦比亚号航天飞机分别在发射和返回时发生了事故,导致总共14名宇航员罹难。5架航天飞机失去了2架,真是非常惨。其中的故事想必大家都已非常了解,特别是1986年挑战者号航天飞机爆炸的事件早已经编入了教科书,这里就不多赘述了。

图注:阿特兰蒂斯号航天飞机的返回标志着航天飞机时代的谢幕

2011年7月21日,随着阿特兰蒂斯号航天飞机在肯尼迪航天中心的降落,整个航天飞机全部停飞,从此,强大的美国失去了载人航天的能力。

今后飞国际空间站咋办呢?这时,昔日的宿敌俄罗斯伸出了橄榄枝,俄罗斯有成熟可靠的载人“联盟”飞船。当然,这可不是免费的午餐。

图注:俄罗斯的联盟号飞船发射

据说,刚开始的费用是每位宇航员2000多万美元,最近NASA购买的2020年秋天发射的一个座位,价格已经暴涨到了9000多万美元。据统计,自从航天飞机停飞以来,NASA已向俄罗斯累计支付超过35亿美元。

因此,NASA非常希望包括SpaceX在内的国内私营企业能够挑起大梁,让美国再次获得在本土发射载人飞船的能力。

八、NASA商业载人项目还有哪个公司参加?

图注:SpaceX的龙飞船和波音的星际航班飞船与国际空间站(艺术图)

2014年9月,NASA选定SpaceX和波音公司参加商业载人项目,分别获得26亿美元和42亿美元的资助。波音公司制造了“星际航班”(Starliner)飞船运送宇航员,但总体上进度稍落后于SpaceX。下面我们来简单比较一下星际航班飞船与龙飞船有何异同:

1、容量相同:这两个飞船具有相似的设计功能——每个飞船最多可以容纳七个人。

2、发射火箭不同:星际航班是用联合发射联盟公司(波音和洛克希德马丁公司的合资企业)的宇宙神五火箭发射升空。SpaceX公司正在使用自己的火箭猎鹰9号发射载人版龙飞船。

3、返回场地不同:星际航班选择通过气囊辅助伞陆地降落;龙飞船是在海上降落。

4、价格不同:SpaceX的发射更便宜。NASA监察长11月发布的一份报告指出,SpaceX公司载人飞船的每个座位发射成本约为5500万美元,波音公司为9000万美元。从价格上看,购买波音公司座位的费用和购买俄罗斯联盟飞船差不多,但毕竟波音是美国自己的公司,这点比较重要。

2019年12月20日,波音进行了一次星际航班飞船无人发射,目标是与国际空间站对接。在飞行中,船箭分离正常。但令人遗憾的是,由于飞船在入轨机动过程中燃料消耗比预期要多,与国际空间站交汇失之交臂,两天后成功返回地球。

图注:2019年12月,波音的星际航班飞船在沙漠降落场降落

根据计划,2020年10月份,波音将再补一次星际航班飞船的无人测试发射,目标仍然是国际空间站。如果通过将来这次测试,2021年将进行首次载人发射。

总之,SpaceX的本次发射使美国再次获得了载人航天能力,更重要的是揭开了世界“商业载人航天”巨大帷幕的一角。在未来,随着商业竞争机制的引入,人们进入太空的成本将逐步下降,普通人到太空旅行或许不是梦。

视频:动画演示SpaceX龙飞船如何送宇航员去国际空间站

原标题:SpaceX公司创造历史!龙飞船首次载人发射成功!重要意义可从这三个层面解读

来源:腾讯太空

编辑:小林绿子

来源:新华号 中科院物理所

    推荐阅读
  • 茉莉花开花期间怎么养护(茉莉花开花后的养护)

    茉莉性喜温暖湿润,在通风良好、半阴的环境生长最好。土壤以含有大量腐殖质的微酸性砂质土壤为最适合。从6月至9月开花期需要勤施含磷较多的液肥,肥料可用腐熟好的豆饼和鱼腥水肥液。茉莉开花时可以施磷肥,这样可使茉莉花香浓郁。在盛花的高温时,应每4天施肥1次,不妨大肥大水,一般上午浇水,傍晚浇肥,这样有利于的茉莉根部吸收。施肥不宜过浓,否则易引起烂根。

  • 宿华属于快手官方吗(告别宿华时代快手能否)

    近日,快手科技发布公告称,快手董事长兼CEO宿华辞去CEO一职,快手联合创始人程一笑接任该职位。严强的解释是因为个人及家庭原因,这显然难以令人信服。有媒体曾报道称,不少快手员工表示对严强出走并不意外,并称这是“程一笑的胜利”。反观快手,2019年5月份DAU为2亿。随着宿华正式加入,快手开启双核心时代。

  • 如何申请电子邮箱

    如何申请电子邮箱以申请163网易邮箱为例,双击桌面上的浏览器软件,打开搜索主页面。在搜索页面中,输入“163”关键字,并按下回车键,打开搜索结果页面。在搜索结果页面中,找到163邮箱的搜索结果,点击“注册邮箱”按钮。邮箱类型选择完毕之后,在页面中输入要设置的邮箱密码,邮箱密码要连续输入两次才可以设置完毕。将手机收到的短信验证码输入到网页中,并点击页面底部“立即注册”按钮,即可完成邮箱账号的注册。

  • iphone怎么看是不是国行 iphone怎么看是不是国行还是美版

    1、我们先点击打开手机里的;2、进入设置界面后,我们找到并点击进去;3、进入通用设置后,我们点击进去;4、进入手机详细信息的界面,我们找到型号这一项;5、首先,这串字符的第一个字母,M代表零售机,N为官换机,F为官翻机,3A为演示机。

  • 苍耳的拼音(苍耳的拼音是什么)

    [cāngěr]一年生草本植物果实长卵形,有钩刺,可榨油,也可入药,能发汗、通鼻窍、祛风湿,我来为大家科普一下关于苍耳的拼音?苍耳的拼音[cāngěr]。苍耳是菊科,苍耳属一年生草本植物,高可达90厘米。雄性的头状花序球形,总苞片长圆状披针形,花托柱状,托片倒披针形,花冠钟形,花药长圆状线形;雌性的头状花序椭圆形,外层总苞片小,披针形,喙坚硬,锥形,瘦果倒卵形。7-8月开花,9-10月结果。

  • 蓝月至尊哪个角色好玩(蓝月至尊玩什么角色好)

    1、蓝月至尊这一游戏是属于传奇类的手机游戏,而这蓝月至尊包含有传统的三大职业,而这三大职业分别为战士、法师以及道士,这三大职业各有各的优势,各有各的特点,不过这三大职业又相互制约。

  • 木瓜可以放冰箱保存吗(木瓜可以放冰箱里保鲜吗)

    此外也可以刨成片或丝放一些糖醋做成酸料保存,慢慢吃。新鲜木瓜怎样保存青木瓜富含木瓜蛋白酶等物质,影响口感和味道,因此,未成熟透的青木瓜不适合生食。注意,木瓜要放置在阴凉干燥处,避免阳光直射,往往能储藏一两个月以上。

  • 原神世界等级最高多少级(原神世界最高什么级别)

    原神世界等级最高多少级截止三测,世界等级最高可以升到5级,因为世界等级由冒险等级决定,45级就是三测冒险等级上限。公测之初应该最高就是5级世界等级,更高的世界等级要等后续大版本更新才会开放。每次世界等级的提升,都要挑战一次冒险等级突破关卡,这种关卡有着极高的挑战难度。冒险等级更新频率的话,最快两个月一次。

  • 国产复古街车摩旅(后禁摩时代的复古车)

    本田大贸车系中大部分车子不重视电子配置,CB650的电子配置也仅仅有HSTC牵引力控制和ABS防抱死系统。在展现金属质感这方面,赛科龙RE3是很有自信的。赛科龙RE3是国内发动机大厂宗申在精品化推出赛科龙品牌后的代表作,根据RE3的市场表现,赛科龙以后会在复古车系上持续发力。摩博会期间赛科龙也是推出了RE3的探险版,大家可以拭目以待。CLX的革命性在于正式地加入了很多电子配置,定速巡航、电子油门以及ABS防抱死,这些都是车辆车的加分项。

  • 世界在建最深隧道(基建狂魔终于不是第一)

    横亘其中的阿尔卑斯山世界最长隧道,是贯穿阿尔卑斯山脉的瑞士圣哥达基线隧道,全长57公里。圣哥达基线隧道从小镇埃斯特费尔德到南端瑞士小镇博迪奥,穿越阿尔卑斯山脉,也连接了意大利和南欧地区,被视为“欧洲大团结”的象征。该隧道于2016年建成,是连接广州、东莞和惠州的重要通道。瑞士是一个小国,独占两条超级隧道,可见该国山地有多密集。世界第十长隧道,也被我国拿下,是兰渝铁路西秦岭隧道,全长28.2公里。