火箭实验室在空中捕获火箭助推器

[导读]千里之行，始于足下，而在太空行业，每一步的成本都很高昂，制造“电子号”火箭的美国火箭实验室就是一个例子。这家公司在新西兰海岸有两个发射台，在弗吉尼亚州还有一个发射台尚未投入使用。地球的引力非常强大，在18米高的火箭中，有2/3的高度不可避免地被火箭的第一级占据。

成功回收助推器能够大大降低太空发射的成本。

千里之行，始于足下，而在太空行业，每一步的成本都很高昂，制造“电子号”火箭的美国火箭实验室就是一个例子。这家公司在新西兰海岸有两个发射台，在弗吉尼亚州还有一个发射台尚未投入使用。地球的引力非常强大，在18米高的火箭中，有2/3的高度不可避免地被火箭的第一级占据。在过去，飞行超过两分钟，火箭的第一级就会坠入海底成为废物。在很多发射任务中，推动火箭及其有效荷载升空至略高于第一个70千米的高度时，第一级就会燃烧殆尽，然后沿着一条长弧轨迹坠入距离发射场约280公里的大海中。助推器重复利用，不让它们埋葬在海水中，可以节约大量资金。自早期太空时代以来，这一直是航空工程师们的目标。伊隆•马斯克的太空探索技术公司曾将猎鹰9号的助推器降落在佛罗里达海岸外的无人驾驶船上。这是一项极难实现的惊人之举。火箭实验室则构思了另一种方法。为了不让用过的火箭第一级坠入太平洋，该公司计划在火箭第一级用降落伞下降时，在空中用装备了特殊装置的直升机进行捕获。今年5月2日，火箭实验室首次尝试实现这种方法。但仅取得了部分成功，这并不意外，因为要在大气层空中抓住从高空快速坠落的物体，非常有挑战性。助推器与火箭的其他部分分离时，会以每小时约8300公里的超音速首尾倒置坠落。其外壳会与周围的空气发生摩擦，表面温度高达2400℃。在13千米的高度，火箭第一级的顶端展开一个小型引导伞，不到1分钟后，降落到6千米高度时，主降落伞会展开。降落伞很快将火箭的速度降到仅36公里/小时左右。即便如此，火箭也会硬性落入海中，因此西科斯基S-92直升机会在着陆区域盘旋，用一根长长的缆绳拖着一个挂钩。在飞过降落的火箭上空时，绊住降落伞的线缆，防止火箭入水。然后，直升机的任务是将其拖降到等候中的船舶上或将带回地面。

不必多言，捕获火箭说起来简单做起来难。空中操作必须恰到好处才能取得成功。

“必须将直升机准确定位在正确的位置；必须准确地了解火箭级将要降落的地方；（而且）还必须使其速度降到足够低的水平。”火箭实验室的摩根•贝利（Morgan Bailey）说。那么，第一次尝试空中回收的情况如何？虽然捕获火箭第一级的尝试与预期一样壮观，但火箭实验室的任务并没有童话般的结局。发射和升空几乎是完美的；在轨道上释放了34颗卫星。发射升空约14分钟后，来自直升机的视频显示直升机正在设法抓住下降的助推器。但由于飞机要试图拦截一个速度堪比城市中高速行驶的汽车的12米长的锡罐，火箭实验室还需要进行更多次的尝试才能完成捕获工作中的这道复杂难题。火箭实验室表示，直升飞机抓住了推进器，但飞行员遇到了测试期间未曾经历的负载特性变化。因此，按照既定的安全协议，他释放了推进器。降落伞携带火箭级落到下方的水中，然后回收船将火箭级拖上了船。尽管如此，火箭实验室依然没有被打倒。该公司表示会继续这项工作，直到空中回收成为例行动作。这与该公司的首席执行官彼得•贝克（Peter Beck）的“发射，捕获，重复”的口头禅是一致的。在谈到“电子号”火箭的发射时，贝克说：“这是史诗般的一天。捕获火箭级的难度相当大。”火箭实验室的贝利在试验之前说，要承认成功并非必然的结果。“我们已经对单个拼图块进行实践，实践，再实践，现在，（问题）是要把它们组合在一起。”她当时告诉《科技纵览》。尽管无法保证火箭实验室会实现这一雄心壮举，但航天界人士依然保持着这一信念，因为作为一家有希望达成这一愿景的宇航公司，火箭实验室已经为自己建立了一个利基市场。该公司之前发射了25枚“电子号”火箭，将总计112颗卫星送入了轨道，其中大多数是飞行成本相对较低的小型卫星。同时，我们也不能忽略发射的首要任务——该公司表示，火箭的第二级已经在发射后约10分钟进入轨道。作者：Ned Potter