本文目录一览:
- 1、龙飞船将开启太空之旅!卡纳维拉尔角好有美丽海岸吸引全球游客
- 2、多图领略SpaceX的发家史
- 3、世界主要航天发射场
- 4、美国发射毅力号火星车,是从哪里发射的?
- 5、回顾8月篇:2018世界航天发射记录
- 6、宇宙征程的“起点”,六类航天发射场知多少?
龙飞船将开启太空之旅!卡纳维拉尔角好有美丽海岸吸引全球游客
众所周知,美国SpaceX公司的“龙飞船”(Crew Dragon)是近期世界航天领域的最大热点,它又是轨道盘旋,又是与国际空间站 (ISS) 对接,又是拍摄唯美的空间照片发回地球,可以说是出尽了风头,将这家私人航天企业推向了风口浪尖,CEO埃隆-马斯克(Elon Musk)更是 科技 与航天界的大红人。用马斯克的话来说,就是特超声速再入已经成为现实,我分析,以这样的研发进度,太空旅行距离我们人类已经不远。
作为SpaceX公司的第一款实用型载人空间器,“龙飞船”在太空进行了为期6天的无人验证空间任务,在3月8日女神节这一天与国际空间站分离,返回地球,在大西洋上进行溅落回收。这次任务,无疑是卡纳维拉尔角(Cape Canaveral)今年最重大的航天事件,对于美国空军和SpaceX公司而言,都有重要意义。
卡纳维拉尔角对于世界而言,也更加亮眼,它以航空闻名,美国的海岸也是 旅游 胜地,梅里特岛与巴纳纳河,吸引着来自全世界的游人。肯尼迪航天中心见证了美国太多的空间传奇,美国的航天飞机有一半是从这个中心发射升空的,所以卡纳维拉尔角成了它们的代名词。卡纳维拉尔角东部靠近。
卡拉维拉尔角航空站 (Cape Canaveral AFS)是美国空军的主力现役活动空军基地 , 位于佛罗里达州可可比奇,隶属于美国空军空间司令部(AFSPC),驻扎有第45空间联队,负责美军的空间发射任务。
卡拉维拉尔角航空站前身是巴纳纳河海军航空站,1949年成为联合远程验证场,美国空军从1950年开始接管,1973年与美国宇航局合并成立了约翰·F·肯尼迪空间中心,1974年命名为卡拉维拉尔角航空站。
卡纳维拉尔角航空站面积5平方公里,之所以被选中作为火箭发射基地,主要是因为当地可以更好地利用地球的自转,在赤道附近由地球自转产生的离心力最大,要想利用这股离心力,火箭升空后必须向东飞行同地球的自转方向保持一致。如果空间发射发生意外,火箭飞行的下程是人口稀少的地区,失事火箭掉入大海也不会造成巨大的伤害。
埃隆-马斯克对于这样的成就非常满意,他在3月2日飞船发射之后就向媒体表示,“我看到了特超声速再入技术的光明,这可能是我最大的关注点”。可以肯定,在SpaceX公司的雄心和NASA的巨大支持之下,未来的载人航天旅行将离人类越来越近。
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多图领略SpaceX的发家史
周一 · 知古通今 | 周二 · 牧夫 专栏
周三 · 太空 探索 | 周四 · 观测指南
周五 · 深空 探索 | 周六 · 茶余星话 | 周日 · 视频天象
“
尽管现在的SpaceX已成为私营公司造火箭的代名词,但背后的艰辛我们历历在目。
Credit:SpaceX
1
关于SpaceX
SpaceX成立于2002年,总部位于加州霍桑,其创始人埃隆马斯克(Elon Musk)在当时迈出了“ 探索 火星”的第一步。SpaceX掌握了许多航空核心 科技 ,这家商业公司利用自主开发的可重复使用火箭(猎鹰火箭)和“龙”飞船向国际空间站运送货物,并且不久将为美国宇航局运送宇航员(目前依靠俄罗斯联盟号飞船)。2018年,SpaceX成功发射了重型猎鹰运载火箭(Falcon Heavy),并计划发射一枚更大的“超重型宇宙飞船”(Starship Super Heavy)前往火星。
2
猎鹰1号运载火箭
猎鹰 一号 发射
Credit:SpaceX
猎鹰1号(Falcon 1)是SpaceX公司制造的第一枚火箭,名称源于《星球大战》中的千年隼号(the Millennium Falcon ship)。它能携带670公斤的货物到近地轨道,并在2006年至2009年间进行多次发射任务。在经历三次发射失败后,猎鹰1号于2008年9月29日修成正果。它的第五次也是最后一次发射是在2009年7月14日,同时将马来西亚的对地观测卫星“RazakSAT”送入轨道。
3
猎鹰9号的研发
研发中的猎鹰9号
Credit:SpaceX
继猎鹰1号成功后,小有成就的SpaceX很快就受到甲方爸爸们的 关注 。但甲方们都在寻求负载更大的火箭,于是SpaceX暂停了猎鹰5号中型火箭的研发,直接着手于猎鹰9号的研发工作。这枚二级火箭可以将重达13150公斤的货物送到近地轨道。SpaceX在2005年正式宣布了猎鹰9号的计划,并于2010年6月7日在佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地进行首次发射。
4
神奇的龙
“龙”宇宙飞船
Credit:SpaceX
2006年3月,SpaceX在提交了“美国宇航局商业轨道运输服务(COTS)示范项目的提案”后,正式将“龙”飞船(Dragon)公之于众。其最终目标是开发一艘能将货物甚至宇航员运送到国际空间站的商业飞船。功夫不负有心人,在Spacex取得了几项里程碑式进展后,美国宇航局在2008年12月选择SpaceX的“龙”飞船作为空间站再补给的飞船之一。同时马斯克也高兴地称它为“神奇的龙”(Puff the Magic Dragon)。
准备发射的“龙”飞船
Credit:SpaceX
2010年12月8日,“龙”飞船在卡纳维拉尔角空军基地成功进行了首飞。2012年5月22日,“龙”飞船进行了一次重要的测试——试图与国际空间站对接,并于5月25日安全抵达空间站,尽管它的激光系统出现了一些问题,但这一里程碑式的对接得到了全世界的一致好评,这是商业飞船首次与空间站对接。此后,SpaceX将“龙”飞船进行了升级,使其至少可重复使用两次。
5
蚱蜢火箭
蚱蜢火箭
Credit:SpaceX/Chris Thompson
蚱蜢火箭(Grasshopper)是SpaceX在德克萨斯州麦格雷戈基地(McGregor)的火箭原型机,该项目也给SpaceX提供了大量火箭垂直着陆的经验。虽然蚱蜢不像SpaceX的其他项目那样受到媒体的 关注 ,但它是猎鹰9号一级火箭回收的关键。蚱蜢火箭在2012年至 2013 年间进行了8次试飞,最后一次试飞中,蚱蜢的飞行高度达到了744米。之后蚂蚱计划就告一段落了,SpaceX要把更多的资源集中在猎鹰9号的研发上。
6
猎鹰9号助推火箭
猎鹰9号一级助推火箭
Credit:SpaceX
SpaceX在2012年宣布了“猎鹰9号可重复使用的一级火箭”。2014年4月至8月,SpaceX在麦格雷戈基地对该火箭进行了5次试飞,最高飞行高度超过1000米。
7
可重复使用的火箭
测试中的助推火箭
Credit:SpaceX
从猎鹰9号开始,SpaceX致力于发展重复利用助推火箭以节省发射成本。然而,早期的着陆试验并不成功。猎鹰9号的第一次、第二次和第六次发射,助推火箭都坠入大海,没能成功回收。直到2014年4月18日,猎鹰9号的第九次发射中(第四次尝试回收一级助推火箭),终于实现了助推火箭的海面着陆。这是通向最终可重复使用火箭的重要一步。
8
地面着陆
猎鹰9号在卡纳维拉尔角空军基地的1号着陆区
Credit:SpaceX
猎鹰9号助推火箭成功着陆
Credit:SpaceX
SpaceX的可重复使用式火箭实验屡战屡败,但屡败屡战。终于在2015年12月21日,猎鹰9号助推火箭首次成功降落在1号着陆区,这次发射是人类可重复使用火箭的里程碑。
9
遥控船舶着陆平台
助推火箭着陆于“当然我仍着爱你”号上
Credit:SpaceX
2016年4月8日,马斯克和他的团队的坚持终于得到了回报,猎鹰9号的助推火箭在大西洋成功降落在一艘名为“当然我仍爱着你”(Of Course I Still Love You)的遥控船舶上。SpaceX还有第二艘遥控船舶,名为“阅读说明”(Just Read the Instructions),在太平洋回收助推火箭。这两艘船都是以伊恩·m·班克斯(Iain M. Banks)科幻小说中的虚构星际飞船命名的。
在2016年4月的发射后,SpaceX的助推火箭着陆成功率大幅提高,尽管一些助推火箭仍然会时不时偏离目标(例如18年12月5日的发射)。之后猎鹰9号搭载的“龙”飞船也进行了一次里程碑式的飞行,向国际空间站运送了一个充气式模块——毕格罗可扩展活动模块。
10
猎鹰重型
重型猎鹰火箭发射准备中
Credit:SpaceX
继猎鹰9号之后,重型猎鹰火箭(FalconHeavy)是SpaceX自人类登月以来建造的最强大的火箭,2018年2月7日,它成功将一辆樱桃红色的特斯拉Roadster跑车送入太空。马斯克希望在猎鹰重型火箭发射成功后,通过它搭载“龙”号飞船,以此实现载人环游月球轨道并安全返回地球的计划。
(月面之旅很美好 所以这就是SpaceX频频出现在四六级新闻听力里的原因?小声)
源自 www. space .com , 作者:Elizabeth Howell
编写:周寅军| 校对:校对组
后台:库特莉亚芙卡 李子琦
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等待发射的重型猎鹰火箭
Credit: SpaceX
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世界主要航天发射场
随着长征5B火箭将天和一号核心仓送入预定轨道,中国的航天事业也迎来了更为广阔的前景,航天三步走战略的第三步也已经牢牢的踏了出去。人类的脚步早就已经不满足地球表面,上九天揽月,下五洋捉鳖。越来越多的人类禁区被征服。自从1961年人类首次进入太空以来已经有30多个国家的宇航员到达过太空而我国也从2003年至今将11人(14人次)送入太空。目前全球具备载人发射任务能力的只有中美俄三国。除去航天器,运载火箭,发射场也是其中的重要一环。
美国著名的航天发射场有位于东海岸的卡纳维拉尔角航天基地和西海岸的范登堡空军基地
卡纳维拉尔角航天基地由肯尼迪航天中心和卡纳维拉尔角空军基地组成,地理位置优越,是美国本土最接近迟到的地区,向东发射火箭可借助地球的自转附加速度帮助卫星进入轨道。拥有多个发射阵地,发射过包括 宇宙神火箭、大力神火箭、宇宙神- 阿金纳火箭 、侦察兵火箭、土星5火箭、土星1B火箭以及航天飞机在内的多种航天器。
范登堡空军基地 设在美国加利福尼亚州南部海边,之前是导弹发射基地之后1972年被选作美国西海岸的航天飞机发射基地。1979年开始着手改建,1985年竣工。这里的位置正好弥补了卡纳维拉尔角只能向东发射的不足,可以向西发射高倾角轨道和极轨道卫星。
欧洲航天局位于法属亚那的 库鲁中心地处赤道地区,纬度仅为5度,当地地表与绕地轨道距离较短,因此从此处发射的火箭只需较少的燃料就可以飞行到需要的轨道高度。是法国唯一的航天发射场,同时也是国际上公认最理想的发射场。阿丽亚娜级系列火箭在这里发射。
俄罗斯/苏联科拜科努尔航天发射场。位于哈萨克斯坦共和国克泽罗尔金州这里是俄罗斯/苏联最重要的航天发射基地,前苏联时期承担了80%~90%的航天发射任务。在世界航天发射场中有着极其特殊的地位,国际空间站在美国航天飞机停飞以后所有的载人任务都在这里进行,可以发射质子号能源号联盟号等多种远在火箭
日本种子岛宇宙中心也是世界上功能和设施比较齐备的发射中心。
我国目前有四个航天发射场和一个海上发射中心母港。这里直说酒泉和文昌吧其他就不多说了。
酒泉卫星发射中心 是中国创建最早、规模最大的综合型 导弹 、 卫星发射中心 ,也是中国的 载人航天发射场 。
文昌航天发射场,是中国首个开放性的滨海航天发射基地,也是世界上为数不多的低纬度发射场之一。该发射场可以发射 长征五号 系列火箭与 长征七号运载火箭 ,主要承担 地球同步轨道卫星 、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的发射任务。
其实还有很多发射场也不一个一个说了。
美国发射毅力号火星车,是从哪里发射的?
7月30日,北京时间19时50分(美国东部时间7时50分),美国毅力号火星车的Atlas V-541火箭从美国卡纳维拉尔角空军基地41号航天发射复合体发射升空!在此之前毅力号其实早已“蠢蠢欲动”,但奈何在运载火箭测试环节问题频出,NASA不得不将毅力号的发射时间三度推迟。
这次发射目的是为了通过自身携带的设备寻找形成于35亿年前的火星三角洲上的火星生命,这次NASA瞄准了火星上的微生物样本,准备进行一次火星生命“地毯式搜索”。如果有可能的话,毅力号还将火星样本装载在一个小型火箭上,送到严格控制消毒条件的流动站中,最后送回地球,供科学家们将样本带回实验室研究。这也是56年来,美国首次探索火星生命。以前我们都会好奇除了地球之外,别的星球上面是不是也有生命,也有植物,是不是也有高楼大厦。随着科技的进步,这些大胆猜测正在一步一步解开真面目。如果这些计划设想都将实现,人类就可以真正通过从火星上采集的样本分析火星上的环境微生物,而不仅仅是猜测了,是不是光想想就觉得很神奇。
毅力号火星车发射之前,北京时间7月20日凌晨5时58分14秒和北京时间7月23日12时41分,阿联酋希望号火星轨道器和中国天问一号火星探测器成功发射升空。这是2020火星任务的第三发,也是最后一发。不知道中国、美国、阿联酋三国的火星探测器会不会在火星遇到?
这次毅力号亿里迢迢地跑到火星就会为了确定火星是否存在过生命,研究火星是否宜居环境,为人类登陆火星做准备,这一科学目标与NASA20世纪30年代载人登陆火星计划密切相关。
回顾8月篇:2018世界航天发射记录
发射时间: 2018年08月25日 07:52
发射载荷: 第35、36颗北斗导航系统卫星
发射地点: 西昌卫星发射中心
运载工具: 长征三号乙运载火箭
分离轨道: 中地球轨道
发射状态: 发射成功
任务简介: 本次任务是北斗全球卫星导航系统的第6次发射,是该系统的第11颗和第12颗卫星。本次任务是长三甲系列运载火箭的第90次发射,长征系列运载火箭的第283次飞行。
发射时间: 2018年08月23日 05:20
发射载荷: ADM-Aeolus
发射地点: 圭亚那太空中心
运载工具: 织女星小型固体运载火箭
分离轨道: 太阳同步轨道
发射状态: 发射成功
任务简介: ADM-Aeolus是ESA研制的一颗激光测风雷达卫星,计划运行在400公里高空的太阳同步轨道,它的有效载荷包括一个激光雷达,它发出在近紫外线(355纳米)的直径为1.5米望远镜聚焦光短脉冲。从大气中的时代的反射辐射和多普勒频移为使水分分布,流量和不同海拔高度的大气风条件的证据。横向空间分辨率优于50公里。
发射时间: 2018年08月12日 03:31
发射载荷: 帕克太阳探测器
发射地点: 卡纳维拉尔角空军基地
运载工具: 德尔塔4型重型运载火箭
分离轨道: 日心轨道
发射状态: 发射成功
任务简介: 帕克太阳探测器任务旨在追踪能量和热量如何通过日冕, 探索 加速太阳风和太阳能粒子的作用。它携带了四组仪器,可测量电场、磁场,探测太阳风的成分,并拍摄日冕图景。
发射时间: 2018年08月07日 13:18
发射载荷: Merah Putih通信卫星
发射地点: 卡纳维拉尔角空军基地
运载工具: 猎鹰9号运载火箭
分离轨道: 地球同步转移轨道
发射状态: 发射成功
任务简介: Merah Putih通信卫星,意为“红色和白色”,这是印度尼西亚国旗的颜色。Merah Putih卫星将成为该国最大的电信运营商PT Telkom网络的一部分。Merah Putih携带有一个C波段的载荷,可为印尼和东南亚提供移动宽带业务,该卫星的使用寿命为15年。
宇宙征程的“起点”,六类航天发射场知多少?
运载火箭的发射是一项复杂且精密的工作。火箭的推进剂(燃料)特殊,有液氧、四氧化二氮、煤油、液氢、液态甲烷、联胺等不同种类,不同推进剂对加注环境和储备条件的要求截然不同。此外,航天任务通常需要火箭快速到达指定轨道,因而有的火箭须尽量利用地球自转惯性,帮助航天器飞往顺行轨道;有的则要克服地球自转惯性,帮助航天器飞往大倾角逆行轨道。不仅如此,火箭一般是多级的,这就意味着它的发射伴随着残骸的脱落,大部分残骸的飞行高度低、速度慢,基本上都会落回地球。那么,如果这些残骸砸到人怎么办呢?航天专家们需要考虑许多因素,选择合适的发射场和发射方式,以确保发射任务万无一失。
当然,没有任何一个发射场和发射方式是完美无瑕的,一些航天大国甚至需要建设多个发射场来适配不同的发射任务。下面我们就来盘点一下各种类型的航天发射场。
建立在陆地上的发射场优点非常多,如占地面积大、战略纵深充足、国防军事安全有保障、配套设施规模大且完善、交通条件和支援措施丰富等,毫无疑问,内陆发射场是航天发展初期的重要选择。拜科努尔发射场,我国的酒泉、太原和西昌三大卫星发射中心都处在内陆地区。
按照不同航天任务的发射需求,内陆发射场的选址有所不同。绝大部分航天任务都要求航天器飞往顺行轨道(倾角为0 90度,自西向东)。而发射场纬度越低,能够利用到的地球自西向东的惯性速度越大,比如在赤道上地球的自转速度约为466米/秒,到了纬度为30度的地区地球自转速度为403米/秒,再到纬度为60度的地区时地球自转速度就只有233米/秒了,因此同一任务由于所处纬度不同,对火箭推进剂级别的需求差异较大。所以,我国传统三大发射场中最南边的西昌卫星发射中心就成为北斗导航卫星、通信卫星、嫦娥探测器等高轨任务的核心基地。
对于要求航天器飞往逆行轨道(倾角为90度以上,自东向西)和极地轨道(倾角为90度)的任务来说,火箭发射反而需要克服地球的自转惯性或使其对地球自转惯性不那么敏感,这就有必要选用更高纬度的发射场。普列谢茨克发射场、太原卫星发射中心都是执行这类发射任务的。普列谢茨克发射场已经接近北极圈,这里适合发射前往太阳同步轨道和极地轨道的探测器。
为了保障航天员的安全,载人航天任务往往对发射场的支援配置要求极高,如必须具备技术服务、测试演练、发射平台、后勤保障、通信测量、气象台、航天员区域、交通运输、指挥中心等多个区域,还要配合全球的测控通信网、再入返回着陆场要位于本国境内等。拜科努尔发射场、酒泉卫星发射中心、肯尼迪航天中心和卡纳维拉尔角空军基地都是世界范围内仅有的可以实现载人航天任务的发射场。
滨海发射场依然处于陆地上,只不过它至少有一面临海。因为处于内陆中心的发射场有个很大的缺陷,即残骸落区位于内陆很容易对人类生活造成影响。在不可回收火箭仍为主流的今天,这是所有航天任务都无法回避的问题。
针对落区问题,滨海发射场的优势非常明显,因为火箭残骸掉落海洋就能避免其对人类生活的影响。美国由于地理位置和军事实力的优势,几乎所有发射场都是滨海发射场。白沙导弹靶场距离太平洋和墨西哥湾都不远,肯尼迪航天中心和卡纳维拉尔角空军基地建在大西洋西海岸,一般执行顺行轨道任务,火箭残骸掉落大西洋中;范德堡空军基地靠近太平洋东海岸,一般执行逆行轨道任务,火箭残骸掉落太平洋中。此外,欧洲的法属圭亚那发射场建在大西洋西海岸,地理位置得天独厚;日本的种子岛发射场位于日本南端,远离本土,四面环海。
我国选择把第四个火箭发射基地建在海南文昌有几个重要原因:一是海南省的纬度低,在这里发射火箭能够更大程度地利用地球自转惯性;二是海南省几乎四面环海,在东、西、南三个方向上,残骸落区问题都能被完美解决;三是我国新一代火箭需要新的配套设施,传统发射场的配套设施很难更新;四是长征五号这类大型火箭(芯级最大直径为5 米),无法经过传统铁路运输抵达内陆发射场,但可经由航天运输船从海上运输到海南文昌发射中心。由此可见,我国之所以新建海南文昌发射中心也与残骸落区问题有关。
天基发射场承担的发射任务说起来很简单,就是从太空中发射有效载荷。航天飞机从功能定位上来说也可以被叫作“天基发射场”。一方面,航天飞机中的航天员可以直接利用机械臂将携带的有效载荷抛出去,实现“发射”;另一方面,航天飞机把有效载荷运送到环绕地球轨道后,这些航天器也可以启动自带的强力上面级(上面级本质上是一种火箭),推动航天器直接从近地轨道“发射”至高轨道,或到更远的地方执行深空探测任务。
1998年,大名鼎鼎的伽利略号木星探测器就是被亚特兰蒂斯号航天飞机送入近地轨道,随后“惯性上面级”把它送入了前往木星的轨道。麦哲伦号金星探测器、尤利西斯太阳探测器、钱德拉太空望远镜等众多知名深空探测器都使用了天基发射场。
放眼望去,空间站就是个大型的“发射平台”,而且发射方式很简单,只要使用机械臂将有效载荷扔出去即可。一般情况下,货运飞船可以打包运送很多有效载荷前往空间站,航天员在对有效载荷进行调试后,即可实现一次“发射”任务。国际空间站经常发射小卫星,天宫二号空间实验室也释放过伴飞卫星。等到2022年我国天宫空间站建成后,从那里“发射”卫星也将成为常态。
海上发射场一般会建在位于小岛的军事基地上,此外还可以建为移动的海上平台。2019年,中国就利用长征十一号火箭完成了首次海上发射。不过,海上移动平台也有自身的缺点,比如它的面积不会特别大、功能不会太全面,一般仅能发射中小型火箭。
空基发射就是把火箭放到大型飞机上,抛下去、点火、发射、入轨。所谓空基发射场其实已经没有“发射场”的意义,但它的作用还是非常明显的,比如能够为火箭节省推进剂、机动能力极强、几乎不受任何战略战术威胁、能够完美解决残骸落区问题、反应速度快、发射频率高等。
空基发射优点不少,但飞机毕竟是有能力上限的,不可能运送大中型火箭,也基本不可能运送液体燃料火箭。这种“发射场”和空基发射方式,更多是作为技术战略储备,以备不时之需。目前,仅有美国的飞马座空基发射火箭在服役。
水下发射主要是对战略核潜艇和潜射战略导弹进行技术测试。根据目前的信息,世界上仅有美国和苏联进行过此类发射测试。这种发射方式的安全性和隐蔽性很好,但显然不可能发射大型载荷,所以基本上也是作为战略储备存在。
除了内陆发射场和滨海发射场以外,其余的发射场目前更多还是作为战略储备存在,它们丰富了一个国家的运载火箭发射体系,甚至开创了新的发射方式,为人类 探索 宇宙的征程奠定了坚实的基础。