“载人龙”做高空逃逸试验,首枚5型箭“捐躯”

“载人龙”做高空逃逸试验,首枚5型箭“捐躯”

飞船脱离火箭效果图

    【综合消息】太空探索公司的“载人龙”飞船1月19日在肯尼迪航天中心进行了其载人试飞前的最后一项全船重大测试,以证明飞船确能在发射升空过程中出现突发情况时带宇航员安全逃离。火箭于美国东部时间10时30分(北京时间11时30分)点火起飞。这次高空逃逸试验曾定于1月11日进行,但先是为了有更多时间来处理飞船而推后一周,后又因飞船海上预定回收落区风浪太大推迟一天。

这次试验的正式叫法是“飞行中中止”(IFA)试验,意在在发射过程中最极端的气动载荷条件下验证飞船的逃逸系统。试验涉及整艘飞船,包括其所有发动机、计算机和其它关键系统。船内载有两台身佩传感器的形体假人。飞船由一枚“猎鹰”9整箭从肯尼迪航天中心第39A号发射台发射升空。根据要求,火箭第一级发动机要按照预定程序,于起飞后约84秒,在约19公里高度上和接近马赫2的速度下提前关机,以模拟火箭在刚通过最大动压点后发射失败的情形。飞船随后要迅速发出自动中止指令,触发船上8台“超级天龙座”逃逸推力器点火工作。这些发动机会迅速把推力加大到全推力水平,以高达578千牛的推力工作约10秒,把飞船从火箭顶部推开。

“超级天龙座”发动机关机后,飞船会在惯性作用下飞到42公里高度,随后会抛掉不再需要的不增压驱干段,然后再利用船上推力较小的“天龙座”推力器调整方向,以进行下降飞行。飞船随后要先后打开2部减速伞和4部主伞,最后在卡纳维拉尔角以东距岸边约32公里的大西洋上溅落,并由军方、NASA和太空探索公司的回收队伍回收。按照NASA和军方关于载人飞行发生事故时的人员搜救安排,美国空军派出了搜救力量来配合开展这次逃逸试验。从起飞到溅落,整个试验过程共要持续约10分钟。

“载人龙”做高空逃逸试验,首枚5型箭“捐躯”

起飞前,飞船舱内画面

    太空探索公司首席执行官马斯克1月11日发推证实,由于试验中极端的气动载荷,所用“猎鹰”9火箭第一级在本次试验中将会“捐躯”。作为首枚5型箭,编号为B1046的这枚箭此前已在2018年5月到12月之间先后参加过3次卫星发射任务。马斯克说,公司曾试图设法保住这枚箭,但最终发现不可能。根据美联邦航空局(FAA)此前公布的一份环评文件,突然失去推力和飞船的离去会让火箭第一和第二级失稳并解体,甚至会发生爆炸。这或会在天上形成一个能从地面上看到的大火球。模拟表明,火箭残骸会全部落入海中,大多数会沉入海底。太空探索公司会对漂浮在水面上的残骸进行回收。实际飞行中,火箭确实在空中发生了爆炸。本次试验虽照常为第二级加满了燃料,但用质量模拟器替代了二级发动机,因为逃逸动作被安排在一级工作期间。

“载人龙”做高空逃逸试验,首枚5型箭“捐躯”

火箭爆炸画面

“载人龙”做高空逃逸试验,首枚5型箭“捐躯”

飞船海上溅落画面

    逃逸系统对载人航天飞行的重要性不言而喻。逃逸系统在实际载人航天发射中最近一次启用是2018年10月。当时俄联盟号火箭在发射同名载人飞船时于起飞2分钟后出故障,幸好火箭逃逸系统发挥了作用,让船上两名俄美宇航员最终得以生还。太空探索公司已在2015年对“载人龙”的逃逸系统做过一次试验,但那次试验模拟的是发射台上逃逸的情形。“载人龙”做高空逃逸试验,首枚5型箭“捐躯”

试验前,“猎鹰”9火箭在发射台上

    “载人龙”去年3月首次上天飞行,成功完成了代号为“验证”1的不载人试飞任务。在那次飞行中,飞船同国际空间站实现了对接,最终成功地在大西洋上进行了溅落回收。那次试飞的顺利进行似乎为原定同年晚些时候进行的高空逃逸试验及随后的“验证”2载人首飞打好了基础。但执行了不载人首飞任务、原打算用来做高空逃逸试验的那艘飞船却在返航不到两个月后在卡角的一次地面试车过程中发生了爆炸,引发了事故调查和飞船逃逸发动机增压系统某些部件的重新设计。本次高空逃逸试验所用飞船原本是为“验证”2载人试飞建造的,但在那次试车事故后被改用于做高空逃逸试验。

太空探索公司调查后认定,逃逸发动机本身在那起爆炸事故中并无过错。爆炸是在“超级天龙座”推力器即将点火做试车前发生的。调查发现,事故是由飞船推进剂贮箱与“超级天龙座”发动机之间一条管路内的一个阀门泄漏引起的。在备好了替代飞船并用“爆破片”取代有缺陷的阀门后,太空探索公司于去年11月在卡角重做了那项“超级天龙座”试车。试车未出什么大问题,从而为本次高空逃逸试验铺平了道路。

“载人龙”接下来要做的“验证”2载人试飞将把NASA宇航员赫尔利和本肯送往国际空间站。已多次执行航天飞机飞行任务的这两位宇航员参加了1月17日的发射合练,演练了他们在发射日要执行的程序,包括服装穿戴和前往发射台,但并未实际登船。

太空探索公司去年12月宣布,它已连续10次成功地对新的3型降落伞进行了多伞投放试验。3型伞是在此前型号暴露出可靠性问题后研制的。本次高空逃逸试验用的也是3型伞。马斯克去年12月29日发推特表示,执行“验证”2任务的飞船应能在2月份运到卡角,并为升空飞行做好“物理准备”,“但完成全部安全评审可能还要再花几个月”。NASA商业载人运输项目主管利德斯1月17日称,若本次高空逃逸试验及接下来的两次降落伞试验顺利,且空间站人员安排允许的话,那么“验证”2载人试飞最早在3月初就能进行。

太空探索公司是在按NASA“商业载人运输能力”(CCtCap)项目2014年签发的一项26亿美元合同研制“载人龙”飞船。不过,本次高空逃逸试验却是2012年就已签署的“商业载人综合能力”(CCiCap)阶段经费支持协议下的一项工作。NASA2011年以来同太空探索公司签署了一系列相关协议,总价值超过31亿美元。

NASA还同波音签有42亿美元的CCtCap项目合同,以研制“星际客机”飞船。波音2010年以来在该项目上从NASA拿到的经费支持总额超过48亿美元。“星际客机”去年11月进行了发射台逃逸试验,12月进行了首次不载人轨道试飞。但那两项试验都遇到了问题。发射台逃逸试验的问题是有一部伞因伞具问题未能展开,而不载人试飞的问题则出在一台任务计时器上,致使飞船未能按计划同国际空间站对接。

 

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