当SpaceX公司在今年晚些时候将其猎鹰重型火箭发射升空时,它将成为世界上最强大的火箭。只有曾将美国人送上月球的NASA土星五号火箭产生的推力才比它更大。
在火箭方面,推力是最重要的衡量标准。猎鹰重型的27台独立的助推器发动机总共产生380万磅的推力——足以将重达310万磅的火箭和117,000磅的有效载荷送入近地轨道。火箭的成功对SpaceX和美国太空计划都至关重要:美国空军已经聘请SpaceX及其猎鹰重型火箭在2015年某个时候将两颗卫星送入轨道。
1) 发动机集束
在飞船的三个芯级(或助推器)的底部,各安装有九台SpaceX的梅林1D发动机。这些发动机与SpaceX的猎鹰9号火箭上的发动机相同。
2) 第一级:三个火箭芯
猎鹰重型的第一级由三个芯组成。所有三个芯在起飞时一起工作。飞行约2分45秒时,中心芯的推力会减小,而两侧芯则继续全推力工作,直到燃料几乎耗尽。届时,气动分离器会分离两侧的芯,它们会坠入海洋,而中心芯则会加大推力。
3) 中心芯
对于超过10万磅的有效载荷,猎鹰重型使用交叉馈电系统,将两侧芯的燃料输送给中心芯,使中心芯在两侧助推器分离后几乎完全加满燃料。这样剩余的就相当于一颗已经在高空中飞行的完整猎鹰9号火箭。
4) 燃料箱
每个芯顶部的液氧罐通过一个中心管为发动机供气;燃料箱的下部装有航空级煤油。推进剂通过涡轮泵送入每个梅林发动机的喷射器,在那里混合并送入燃烧室。
5) 第二级
第二级由一台经过改装以在太空真空中运行的梅林1D发动机提供动力,它提供了将有效载荷送入轨道的最终推力。发动机可以根据需要关闭和重新点火,使猎鹰重型能够将多个有效载荷送往不同的轨道。
6) 整流罩
猎鹰重型可以携带SpaceX的自由飞行航天器“龙”飞船——目前用于为国际空间站补充物资——或者最多117,000磅的有效载荷(想象一下多颗军事和商业卫星),这些有效载荷将被包裹在一个长45英尺、直径17英尺的壳体内。整流罩由两半蛤壳式结构组成,采用铝蜂窝芯和碳纤维面层制成。当第二级接近目标轨道时,气动推杆将两半分开,露出有效载荷。
7) 梅林1D发动机
一台梅林1D发动机在海平面能产生147,000磅的推力,燃烧航空级煤油和液氧,这些由涡轮泵送入燃烧室。猎鹰重型的液体推进剂比固体燃料具有优势:液体燃料发动机可以在飞行中停止和重新启动,而固体燃料发动机则会一直燃烧直到耗尽。通过SpaceX未公开的专有调整,工程师们最近减轻了发动机的重量以提高其效率,使其成为有史以来制造的最有效的火箭助推发动机。
发射时间表
T-3:00:00
猎鹰重型已准备就绪,停放在卡纳维拉尔角的发射台上。工程师们计算最佳的发射时间,以实现最佳的飞行路径和目标轨道。
T-0:10:30
倒计时开始。从现在开始的所有操作都是预先编程的,尽管任务控制中心可以在任何时候中止任务。
T-0:02:30
发射总监发出最终的发射指令。
T-0:00:40
推进剂罐增压。
T-0:00:03
第一级发动机点火。
0:00:00
机载火箭计算机发出指令,释放发射架。起飞。
T+0:01:25
火箭达到最大气动压力;机械应力达到峰值。
T+0:02:45
火箭已经燃烧了足够的燃料(从而减轻了质量),中心芯发动机可以减小推力。
T+0:03:00
两侧芯分离并坠入海洋,而中心芯的九台梅林发动机继续燃烧约30秒。
T+0:03:30
第二级与剩余的第一级芯分离。第二级发动机点火并继续飞向轨道。
T+10-20 分钟
当火箭接近目标轨道时,蛤壳式整流罩的两个半部分打开并脱落。到位后,有效载荷从第二级分离。整流罩和第二级最终都会落回地球。
统计数据
总推力:380万磅
最大有效载荷:117,000磅
发动机数量 28
整流罩尺寸:直径45英尺 x 17英尺
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