猎鹰9号(Falcon 9)的参数 & KSC Pad 39A是什么?

KSC即肯尼迪航天中心,Kennedy Space Center。

KSC座落在美国的佛罗里达半岛上。这个半岛从北美洲大陆伸入大西洋和墨西哥湾,它的东海岸中部有一个凸进大西洋的三角形海岬,即卡纳维拉尔角。这个名字出自西班牙探险家,17世纪他们来到这里时发现它是一块长满甘蔗的尖角地带,于是把它叫作卡纳维拉尔角。在西班牙语里,“卡纳维拉尔”是“ 甘蔗开垦地 ”的意思。

卡纳维拉尔角一直是个人迹罕至的地方,随处可见的是沼泽、沙丘和桔树林;而在导弹研制人员眼里,这里却是一个试验导弹的理想之地。原因有三个:

1947年, 美国军方把卡纳维拉尔角辟为导弹试验场,并于1950年7月24日首次发射了第一枚导弹;从那以后,军方陆续兴建了几十座发射台,把卡纳维拉尔角建成了美国最重要的发射场,进行了大量导弹和火箭的飞行试验。

为了满足阿波罗载人飞船的发射需要, 1962年, 美国宇航局在梅里特岛征用了324平方公里土地,用来建设肯尼迪航天中心KSC;梅里特岛面积380平方公里, 隔巴纳纳河与卡纳维拉尔角 相望。KSC是美国国家航空航天局(NASA)进行载人与不载人航天器测试、准备和实施发射的最重要场所,其名称是为了纪念已故美国总统约翰·肯尼迪。

39A发射台最初是为将宇航员送往月球而建造的,后来被用于美国宇航局航天飞机的发射平台;上世纪1960年代初,为了能够将推力巨大的土星五号火箭发射升空,美国宇航局开始建造一个能够支持该重型火星发射任务的发射台,作为备份发射场,NASA同时建造了两个能够支持土星五号发射任务的发射台:39A和39B。

整个设施为八角形,占地28平方公里,位于设施中心的发射台是一个120 x 100 m的长方形钢筋混凝土结构,海拔高度为15米。

发射台始建于1963年,1965年1月,39A发射台的大部分设施已经完工;1967年11月9日,土星V火箭的首次飞行从Pad 39A起飞。截止2011年最后一次使用,39A发射台总***执行了94次发射任务,其中包括12次土星五号火箭发射、82架次的航天飞机发射任务。

自从2011年航天飞机退役后,肯尼迪航天中心的39A发射台一直处于闲置状态,为了控制成本,削减高昂的维护成本,美国宇航局一度考虑将该发射台拆除或者废弃。

随着Space X公司的发射任务增多,为了应对密集的发射任务,马斯克与美国宇航局签署了一项租赁合同,按照合同规定,美国宇航局将 39A发射台租赁给Space X公司使用,租期是20年, 期间,该发射台的所有运营和维护工作将全部由Space X 公司负责,作为唯一的条件,NASA要求Space X必须保留该发射台的一些具有 历史 性意义的标志性建筑。

目前,Space X公司已经拥有三个航天发射台 ,分别是位于 肯尼迪航天中心的39A发射台 、位于 卡纳维拉尔角空军基地的40号发射复合体 ,位于加州南部的 范登堡空军基地4E发射台 。

猎鹰9号是美国SpaceX公司研制的可回收式中型运载火箭;猎鹰9号于2010年6月4日完成首次发射,于2015年12月21日完成首次回收。

2019年11月11日,美国猎鹰9号火箭发射升空,此次发射创下猎鹰9号火箭的载重纪录(15.6吨);2020年4月22日美国太空 探索 技术公司用一枚“猎鹰9”火箭将“星链”计划第7批60颗卫星送入太空,继续搭建全球卫星互联网。

当地时间2020年5月30日15时22分,美国太空 探索 技术公司的“龙”飞船搭乘“猎鹰9”火箭发射成功。

SpaceX猎鹰9号标准报价6200万美元,发射至 近地轨道(LEO, Low Earth Orbit , 轨道高度约为400-2000公里 ), 最大载荷22.8吨 ;发射至地球 同步转换轨道(GTO, Geostationary Transfer Orbit, 近地点在1000公里、远地点约36000公里的椭圆轨道 ), 最大载荷8.3吨 。

SpaceX重型猎鹰标准报价9000万美元,发射至近地轨道(LEO),最大载荷54.4吨;发射至地球同步转换轨道(GTO),最大载荷22.2吨;发射至火星,最大载荷13.6吨。

猎鹰9号的起飞推力可达775.6吨,重型猎鹰的起飞推力可达2313.3吨。

为实现火箭一子级回收,空间 探索 公司已经走过三个阶段:第一,演示验证机验证技术可行性;第二,“猎鹰-9V1.1”火箭7次回收飞行验证;第三,“猎鹰-9FT”三次回收试验。三个阶段主要解决一子级再入返回的 “控得住”、“瞄得准”和“落得稳” 三类技术。

“猎鹰9-FT”火箭一子级陆上回收成功,迈出火箭重复使用的第一步;之后海上成功回收则是迈出的第二步。两次成功回收的价值、环境条件及技术难度不同。

陆上回收火箭运载能力损失在40%左右 ,也即只有近地发射任务可以执行火箭一子级回收策略; 海上回收火箭运载能力损失20% ,目前“猎鹰-9FT”执行GTO轨道5t以下发射任务都可执行回收策略,预计覆盖发射市场80%以上。

SpaceX公司打造浮动的海上火箭降落埠(Autonomous spaceport drone ship,ASDS),ASDS的宽度仅10米;通过多次实验,SpaceX已经实现液体燃料火箭在发射任务后“如何自动并垂直降落于降落埠”的技术。

这项技术的困难度在於,首先,猎鹰9号(Falcon9)火箭高达14层楼,爬升时的速度达1600米/秒,要让直线上升的火箭“毫发无伤”地垂直下降,犹如“狂风中让橡胶扫帚柄直立於手掌上”。

其次,位于海中的ASDS并没有固定,要降落的燃料火箭必须借助引擎保持下降时的平衡与稳定。

SpaceX公司 从猎鹰-1、猎鹰-1e、猎鹰-9V1.0、猎鹰-9V1.1、猎鹰-9FT到猎鹰-9重型,技术、产品不断改进,基本两年一个新型号,通过自我不断快速进化创新,走过传统航天发射机构多年走过的路。