能详细说明一下火箭回收技术难点是怎么回事,难点在哪里

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实习生 杜萍
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※ 联系方式:新华网江西频道编辑部 电话:00&&&&美国太空探索技术公司10日发射“猎鹰”九号火箭,成功将“龙”飞船送入飞往国际空间站的轨道。但此次发射更为引人注目之处,在于对火箭进行海上平台软着陆回收试验。最终火箭因回落速度失控,与平台碰撞而损毁。该公司CEO伊隆·马斯克称:“这次回收算不上成功。”
&&&&我国航天专家、《国际太空》杂志执行主编庞之浩介绍,此次回收试验实施之前,专家预计其成功率仅50%左右。但太空探索技术公司在未来12个月内还计划进行12次发射,继续进行尝试。他表示,火箭回收并重复使用的技术如果被掌握,可节省宇航发射成本80%左右,将对宇航事业产生重大影响。
&&&&庞之浩介绍,目前的运载火箭都是一次性使用,发射成本很高。可重复使用的运载器此前只在美国的航天飞机上出现过。按照设计要求,航天飞机除外储箱为一次性,轨道器可重复使用100次,发动机可以使用50次,两个捆绑助推器可以使用20次,其中许多技术非常先进。
&&&&美国于上世纪60年代末提出研制航天飞机,目的之一就是为了降低宇航活动的成本。然而航天飞机返回后维修量太大,导致成本大大提高,原本估计每次飞行成本约3000万美元,实际上达到了4、5亿美元。30年间,美国5架航天飞机共飞行135次,至2011年“亚特兰蒂斯”号完成“谢幕之旅”,航天飞机退出了太空舞台。不过其可重复使用助推器的技术,如今却被沿用到火箭的重复使用上。
&&&&庞之浩说,航天飞机的助推器每次用完后,是借助降落伞落到海里,由海军打捞。而“猎鹰”9号火箭的回收方式与之不同,是垂直降落,借助反推发动机实现软着陆。其中主要有四个难点。
&&&&他说,首先要控制好火箭姿态。由于火箭的造型细长,落地姿态不正很容易倒下。太空探索技术公司此前开展的回收试验,就是因为火箭着陆后侧翻毁坏了。
&&&&其次,火箭发动机除了可重复使用,还要具有推力可调的特性。就像嫦娥三号落月时采用的变推力发动机一样,在不同高度,缓冲发动机的推力要能变化调节。
&&&&同时,箭体要采用新型复合材料,在保证较高强度的情况下进一步减轻重量。
&&&&此外庞之浩说,鉴于航天飞机的“教训”,可重复使用火箭在回收以后,需只经过简单检测维护就能满足再次发射要求。
&&&&在太空探索技术公司此前进行的回收试验中,火箭返回着陆范围为十公里。此次试验的着陆精度要求在十米以内,而且是落在海上平台上,技术难度非常高。发射时间也从去年12月起,先后三次被推迟。
&&&&庞之浩说,宇航发射窗口受多种因素制约,首先是看天气情况;此次发射的“龙”飞船要向国际空间站运送物资,因此要根据空间站的位置确定发射时间,以便飞船能在几天内赶上;由于火箭要进行回收,还要考虑海上天气状况等相关因素。此外还要考虑火箭自身技术性能情况,此前数次推迟发射,都是因为火箭发动机出现种种问题,没有达到测试要求。
&&&&(科技日报北京1月10日电)&&一个火箭多枚卫星的技术是怎么实现的?实现上有哪些难点?
【唐平的回答(38票)】:
简单的说,如果只是满足于一箭多星本身,技术难度并不太大。主要还是看需求,不同需求,难度可能相差很大。
发展比较早,也相对成熟的方式,就是以主带从。只有一个质量最大的主卫星,附加若干小的子星,一般来说子星质量之和也比不上主星。
发射时优先考虑主星的轨道设计,子星们一般是采取弹射的办法,将其弹离主星预定轨道,与主星保持足够的安全距离,以期保证在未来相当长一段时间内不发生相互碰撞。小卫星分离时,受机构性能影响,一般弹不了太远,轨道都离不了多远。
这当然也就成了对发射需求的限制:子星对轨道不能太挑,像GPS卫星这种对轨道位置要求很高的免谈。子星载荷也不能太重,装不了太复杂或者功率太大的仪器。
因此这种子星往往只用来实现相对简单的功能,测测射线,试试仪器,有的甚至只是用来给地面站校准当个靶子。
看了下链接,里边其实说得很清楚了,“这次发射的主要目的是把美国空军一颗空间试验计划卫星送入轨道,其他28颗卫星都是微型立体卫星”。什么样的卫星叫“微型立体卫星”呢?没看到具体报道,不过大致来讲,可以参考这货:
那么这次发射就是以空间试验卫星为主,这卫星正常分离之后,其他卫星使点劲一把撒进轨道就成,管杀不管埋。
既不要求你必须到达什么特定轨道,也不指望你能持续工作多久,甚至不管这28个小玩意有多少个能正常运转,只要你别把我的主要空间试验卫星撞坏了就好。
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找到张图:
这张表格帖的是之前的计划,因此与实际发射情况略有出入。这张表格帖的是之前的计划,因此与实际发射情况略有出入。
相关任务详情:
没查到第一个卫星有多重,可以查到排第二的STPSat-3是180kg,称不上微型。不过后面确实都是测试卫星、纳米卫星、立方体卫星之类的超小型卫星。如SENSE-1质量只有5kg,Black Knight 1只有1kg。
这类小的测试卫星一般只要求短时间内可以工作在空间环境,对于轨道没有具体要求,更像是一种廉价的、一次性的空间试验平台。
另外,俄罗斯在近期也有类似的发射计划:
比较腹黑的估计,美国很可能是为了保证一次发射最多卫星的记录能保持一段时间,所以把原计划中的25星凑到了27星。
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近几年这种微型卫星蛮火的。一来经济不景气,就算是中国这种好大喜功的土豪,也越来越讲究发射的经济效益。二来随着电子设备小型化,即使是这么小的铁盒子里,也能搭载功能强大的芯片和传感器,微型卫星正变得越来越有实际意义。
但是,扔一筐这种东西进轨道,并没有对传统意义上的一箭多星技术有本质提高。真正比较难实现的一箭多星,是将多颗质量相当的主要卫星送入不同的预定轨道。
一是推力问题。如果要同时发射几颗重量相当的卫星,对火箭推力的需求往往比较高。
二是定轨问题。如果几个卫星的预定轨道距离比较远,需要多次变轨,对控制能力的要求会提高。
三是分离问题。无论先后分离还是同时分离,能做到互不干扰其实是很高的要求。
附带说句,中国在航天领域的技术,其实还是有点底子的:
北斗系列卫星,保守估计重量都是吨级别的。两颗一起上去,即使只是定位到同一轨道,对控制精度要求也相当高。
【叶秋的回答(5票)】:
作为航天城外搬砖的民工,题主的问题超出了我的专业范围了。这里仅就自己所知的回答一下,权当抛砖引玉。
一楼的答案也简单介绍了,一箭多星的技术难点在于:一方面由于载荷的增多,需要火箭更大的推力;另一方面卫星的释放也是难点,要保证发射任务成功,必须要把卫星精确地释放到轨道上。针对不同轨道释放的情况,还有可能涉及火箭发动机需要多次点火的过程。因此目前世界上掌握这项技术的国家不多,我记得也就美、俄、欧、中、印这五个国家。
我们都知道,通常衡量火箭发射任务难易程度,主要考虑的是载荷质量和发射的轨道高度。载荷质量越大,发射的轨道高度越高,难度就越大。道理也很简单,好比一个人举重,东西越沉,举得越高,你就越费劲。
所以,如果只是在一个轨道释放所有的卫星,这种多星发射技术难度并不高,特别是低轨的情况下。这时就像你把一堆不重的物品举到同一高度,然后丢出去,简单粗暴。
而如果需要把大质量载荷送入不同的轨道,实现起来则要难得多。想象一下你一边举着很重的几样物品,一边举到固定高度时丢出去一样,同时还要保证身体平衡继续上举。直到最后把东西都丢完为止。
那么我们来看一下这次“米诺陶-1”火箭任务的详细情况:
这枚火箭是由美国的轨道科学公司(一家和SpaceX类似的私营航天企业,之前给国际空间站运送补给品的”天鹅座“货运飞船就是属于这个公司)根据洲际导弹改良而来的一种低轨道固态燃料运载火箭。这次发射任务执行的是美国空军“ORS-3"任务。该任务的目的是为了降低未来航天任务成本进行的技术演示验证。
”米诺陶-1“共发射了29颗分离的有效载荷。其中包括STPSat-3小卫星和28颗固定在16个”多皮卫星部署器“中的立方体卫星。
STPSat-3小卫星和28颗皮卫星合计质量约为400kg,被发射进入高度500公里,轨道倾角40.5度的近地圆轨道。其中质量最大的是STPSat-3,大概重180kg,设计在轨寿命1年。
不管是从载荷质量还是轨道高度,这次发射的难度从常规意义上来看都不大。而且从描述看,载荷释放也是在同一轨道,变相又降低了难度。和这次发射类似的还有之前印度”PSLV-C9“火箭的”一箭十星“发射任务,基本上也是在同一轨道释放所有载荷。中国今年发射”高分一号“时携带的一票小卫星,应该也是类似的情况。这种发射任务其实没有想象中的那么难,其意义也远没有发射的卫星数量听起来那么震撼。
另外,像之前俄罗斯用”质子-M“火箭发射三颗”格洛纳斯-M“导航卫星(可惜因为技术故障发射失败了,报废了3颗昂贵的卫星),以及类似中国用”长三乙“同时发射两颗”北斗“导航卫星的这种多星(2~3颗)、高轨道(2万公里高度)、重载荷(总重量3~4吨左右)的不同轨道的发射任务,技术难度还是比较高的。
其实,细心的朋友应该注意到了。一箭多星这种发射技术原本就是来自与多弹头弹道导弹的,每一次发射差不多也是一次技术验证。对于弹道导弹来说,在同一轨道释放所有弹头和能够在不同轨道释放弹头的杀伤力显然不是一个量级的。当然后者难度也要远大于前者。
【杨宇的回答(3票)】:
首先感谢邀请。一箭多星主要目的是为了提高火箭运载能力的利用率,降低发射费用。要实现一箭多星发射,需要在卫星与火箭l面级之间设计安装一个多星分配器或多星发射装置,将卫星并联或串联安装在多星分配器或发射装置上。一箭多星的发射通常有两种方式,一种是用一枚火箭将多颗卫星送入同一轨道或几乎相同的轨道,另一种是将多颗卫星分别送入不同轨道上。前者最主要的问题就是星箭分离时所有卫星同时释放,可能会发生碰撞,而且这些卫星如何能够互不干扰的进入预定轨道并且正常工作也是一个难题;后者相对前者面临的技术问题更加困难,需要综合各个卫星的轨道情况选择最优的分离点,同时需要考虑每次释放卫星后火箭的结构变化和重心变化,改变控制律,以免火箭偏航,甚至失控,多卫星和火箭之间电子设备的干扰等。
【焦伟的回答(2票)】:
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看到这个新闻我首选在想,我航的小卫星啥时候能上天呢?还真要一代传一代?
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一箭多星的释放方法是:装有多个卫星的母舱与火箭分离后,末助推发动机开始工作,在制导装置作用下,按规定程序对母舱的姿态、速度和位置作精密调整,尔后释放装置(弹簧、小型火箭发动机和滑轨等)开始工作,每释放一个卫星后,末助推发动机重新点火,调整速度矢量,校正轨道,再释放下一卫星,直至把卫星释放完毕。
技术难点关键还是在于控制轨道精度,卫星姿态。数量越多越不好控制。
【伍勃的回答(1票)】:
一辆大巴搭载一个人和一群人到达同一个地方会有技术差异
【大魔王的回答(1票)】:
相信大家都有边走路边放屁的经历吧,一箭多星同理,边走边放!
【YolandaHou的回答(0票)】:
这是当年得分导弹头技术啊
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