SpaceX第三次成功在陆地上回收火箭

maychang

SpaceX第三次成功在陆地上回收火箭 [复制链接]

 

北京时间2月20日，美国太空探索技术公司(SpaceX)周日发射的“猎鹰9号”任务取得圆满成功。SpaceX不仅成功将“龙”飞船送往国际空间站(ISS)，还在卡纳维拉尔角实现了“猎鹰9号”一级火箭的陆地回收。
这是SpaceX第三次成功在陆地上回收火箭。现在，SpaceX回收的一级火箭总量已达到8枚。

PowerAnts

对此事表示再次的关注, 更关心的是: 回收成功的这几次, 是否同一枚火箭? 发动机是一次性的还是反复使用的? 发动机作过何种维修? 是否换过发动机?

PowerAnts

以目前的资讯为参考, 我认为猎鹰的逃不出航天飞机的怪圈. 航天飞机的研发, 是建立在以每吨载荷20万美元的成本, 每次30吨共计不超过600万美元的发射费用. 实际上首次发射就花了9000万美元, 以后的费用基本维持在1.5-2亿美元, 最离谱的一次达到5亿, 而一次性火箭则只需要5000万美元.
就技术上而言, 猎鹰也没有太多可圈可点的实质性进步, 早在1969年7月21日, 阿波罗11号登月仓共两段, 便在1600米/秒的速度下开始着陆月面. 消耗登月仓42%的燃料. 而猎鹰在空气阻力作用下降落过程中只是发动机小动量调姿, 在离地面800米高度时点火制动, 点火前下降速度只有150米/秒, 当然了, 地球上有风, 这可能是唯一的困难.
值得深思的是: 上周印度的1箭104星, 其中便有88颗是美国某公司的, 为什么不委托猎鹰呢? 唯一的原因只能是: 猎鹰的费用可能并不低

maychang

PowerAnts 发表于 2017-2-20 21:22
对此事表示再次的关注, 更关心的是: 回收成功的这几次, 是否同一枚火箭? 发动机是一次性的还是反复使用的?  ...

这一次发射使用的发动机不知道是不是用过的，以前发射使用的发动机都不是再次使用，是新的。以前回收成功的火箭都拆解然后测试分析。不过，回收第一级火箭，目的就在将来再次使用。但在成功再次使用之前肯定要做多次回收之后测试分析再改进的工作。

maychang

PowerAnts 发表于 2017-2-20 21:46
以目前的资讯为参考, 我认为猎鹰的逃不出航天飞机的怪圈. 航天飞机的研发, 是建立在以每吨载荷20万美元的成 ...

同意。
中国也曾经为其它国家发射商业卫星，据说猎鹰的报价是中国的90％。而印度这次发射，很可能比猎鹰价格还低。

PowerAnts

maychang 发表于 2017-2-20 21:59
这一次发射使用的发动机不知道是不是用过的，以前发射使用的发动机都不是再次使用，是新的。以前回收成 ...

回收的一级火箭中, 发动机占了总成本的55%, 以航天飞机的教训, 重复百次的发动机, 每次的分摊成本+维修费用远大于一次性发动机, 这玩意儿的寿命本来就是以秒为单位的, 想要便宜又好使可能性不大

maychang

PowerAnts 发表于 2017-2-20 22:16
回收的一级火箭中, 发动机占了总成本的55%, 以航天飞机的教训, 重复百次的发动机, 每次的分摊成本+维修费 ...

倒底火箭发动机是重复使用还是一次性成本低，SpaceX公司正在实验，目前还没有定论。
北京苹果园到门头沟的高架轨道线，全程10.2千米，共8座车站，采用磁悬浮，预计2017年底开通。磁悬浮的成本可是比轮轨要高得多，这绝对是有定论的。

PowerAnts

maychang 发表于 2017-2-20 22:39
倒底火箭发动机是重复使用还是一次性成本低，SpaceX公司正在实验，目前还没有定论。
北京苹果园到门头沟 ...

估计是试验性质吧, 除非是在真空管道内运行, 不然车辆的阻力还是以空气阻力为主, 这是12节动车组的阻力分布情况, 流线型如此好的外形, 车速20米/秒时空气阻力即占总阻力的一半了. 此图表出自中国铁道科学研究院, 应该具有权威性.

PowerAnts

上图截自豆丁《中国铁道科学》2012年9月第33卷---高速列车空气阻力测量分析方法，CRH3部份

maychang

PowerAnts 发表于 2017-2-20 23:15
估计是试验性质吧, 除非是在真空管道内运行, 不然车辆的阻力还是以空气阻力为主, 这是12节动车组的阻力分 ...

全长10.2km，共8座车站，每站距离平均不到1.5km，刚起步就要减速，最高速度高不到哪里去。
磁悬浮消除了轮轨和轴承摩擦，可以减少这部分损耗。但悬浮起来本身就要耗电，而且磁悬浮承载能力比轮轨要低(据说每车厢最大载人数比轮轨式要少一些)。能想到的好处只有一个：噪音小。

PowerAnts

maychang 发表于 2017-2-21 11:28
全长10.2km，共8座车站，每站距离平均不到1.5km，刚起步就要减速，最高速度高不到哪里去。
磁悬浮消除了 ...

如果说噪声能降10dB(功率1/10倍), 而能耗增加两三倍, 那也划算, 毕竟城市里的轨道交通确实是一大噪声源.
好比功率器件, IGBT控制电流比SCR小一个数量级, 但速度快了两个数量级, 这是一次大的进步. 再有MOSFET电流比IGBT小一个数量级, 但速度又比IGBT快两个数量级, 这又是一次进步.

maychang

PowerAnts 发表于 2017-2-21 11:38
如果说噪声能降10dB(功率1/10倍), 而能耗增加两三倍, 那也划算, 毕竟城市里的轨道交通确实是一大噪声源.
...

城市公共交通用磁悬浮是否合适，还有待实验。我猜测是成本太高。
我倒是想起来另一个问题。都说弹道导弹再入大气层后由于高温，弹头外面是一层电离气体，所以无法接收电磁波信号。SpaceX公司回收第一级火箭，是否在降落过程中接收GPS信号来定位？如果不是，那么火箭怎么定位到如此精度的？如果是，那么在降落过程中接收电磁波信号，是一大突破。

PowerAnts

maychang 发表于 2017-2-21 12:00
城市公共交通用磁悬浮是否合适，还有待实验。我猜测是成本太高。
我倒是想起来另一个问题。都说弹道导弹 ...

一级火箭一般在平流层分离, 比如航天飞机, 点火两分多钟后到达50KM高空分离, 这时速度也就1500米/秒, 一级火箭在关机后在惯性作用下再上升十几公里, 然后自由下落, 6分钟后落到海面, 由于掉下来仅仅是个空壳, 刚开始还掉的快一些, 进入对流层后反而越来越慢, 坠海前的速度仅仅30米/秒, 跟高速公路上的汽车速度差不多.
从时间上来看, 估且认为下坠的最大速度是上升最大速度的1/3, 即500米/秒, 也就相当于1.5马赫的超音速战机, 空气磨擦的热能比较有限, 实际上战斗机在2-3马赫的速度下仍然能够通讯, 那么一级火箭回收过程中也能.

PowerAnts

我觉得, SpaceX一级火箭回收, 可能相当于用四轴的4个电机(我小孩的499块的小四轴, 就有一键返回功能了, 飞出去看不到了, 按一键返回然后伸开手就接住了. 脚都不用动.) 去控制装了4个发动机的阿罗登月仓, 4个发动机的燃料泵. 各个子系统都是成熟的, 一群人就是在搞搞系统集成. 当然了, 有钱烧, 再加上这群人本来都是专家, 成功是必然的. 这就是基础工业体系和系统工程牛逼的地方.  

maychang

PowerAnts 发表于 2017-2-21 12:26
我觉得, SpaceX一级火箭回收, 可能相当于用四轴的4个电机(我小孩的499块的小四轴, 就有一键返回功能了, 飞 ...

作为车辆，每个时间片段纪录每个车轮转过的角度以及车轮相对车身的角度，返回时只需要车轮反转相同的角度，车轮相对车身角度仍为原来的角度，必可返回到出发点。火箭可不行，没有后退的功能。而且SpaceX有几次是海上回收，回收点和发射点并不是同一点。

maychang

PowerAnts 发表于 2017-2-20 23:19
上图截自豆丁《中国铁道科学》2012年9月第33卷---高速列车空气阻力测量分析方法，CRH3部份

我还想：特斯拉搞汽车的无人驾驶也很热闹。将来若成功，岂不是出租车司机饭碗全没有了？

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maychang 发表于 2017-2-21 12:44
作为车辆，每个时间片段纪录每个车轮转过的角度以及车轮相对车身的角度，返回时只需要车轮反转相同的角度 ...

最先的回收是海上移动平台, 当时是因为一级火箭发动机一直工作到燃料耗尽, 无"余油"掉头飞回原来的发射场. 不得已而为之. 后来一级火箭发动机在尚有一些余油的情况下关机, 一二极分离成功后, 火箭又三次点火, 第一次点火是变轨掉头, 回到发射场上空, 第二次是调整下落的姿态, 第三次点火是在800米高空, 150米/秒的速度下进行制动.

PowerAnts

maychang 发表于 2017-2-21 12:52
我还想：特斯拉搞汽车的无人驾驶也很热闹。将来若成功，岂不是出租车司机饭碗全没有了？

特斯拉无人驾驶车辆已基本满足高速公路及郊外公路的自动驾驶, 对于城镇道路还有一定距离, 就算把市区复杂路况解决了, 人为的忽发性情况仍然无能为力, 比如说不守规则的司机等等. 当然了, 如果所有车辆强制安装无人驾驶系统, 并强制取代人工驾驶, 那就好办得多. 另外, 无人驾驶还有一个伦理问题: 当事故即将发生时, 车辆是否选择杀死行人而保护车内的人? 如果选择杀死行人, 那么这段程序是违法的, 如果选择保护行人杀死车内的人, 那么这车卖不出去