Falcon Heavy • 特斯拉Roadster跑车 • 人类现役最强运载火箭首飞 • 多次推迟后成功起飞,两助推陆地返场成功,芯级回收失败

When:
2018-02-07 @ 04:45
2018-02-07T04:45:00+08:00
2018-02-07T05:00:00+08:00
Where:
美国佛州肯尼迪航天中心LC-39A发射工位


地点:肯尼迪航天中心LC-39A发射工位
火箭:重型猎鹰火箭
回收:暂定两枚助推器返回陆地着陆场,芯级落船。
载荷:樱桃红色的特斯拉Roadster跑车
目标轨道:地球-火星转移轨道

发射任务手册:falconheavypresskit_v1

发射全程回放:

发射过程仿真:

火箭构成:
B1033.1 全新芯级
B1023.2 复用的助推器,Thaicom 8任务后回收。
B1025.2 复用的助推器,CRS-9任务后回收。

初始轨道根数:
TESLA ROADSTER/FALCON 9H
1 43205U 18017A 18037.94171953 +.01086538 -52473-6 +58861-2 0 9998
2 43205 029.0166 287.3637 3402738 180.0678 179.9492 08.75207321000009

初始入轨参数:

ID 编号 历时(UTC) 物体名称 运行周期(分/圈) 轨道倾角 近地点 x 远地点
2018-017A 43205 2018.02.06 22:36:04 TESLA ROADSTER/FALCON 9H 164.52 min 29.017 184 x 6953 km

最新动态:
【2018年02月07日】双助推器成功回收,芯级因燃料不足丢失,跑车超越了火星轨道,继续向小行星带进发,成为史上速度最快的跑车。
【2018年02月07日】双助推器成功回收,二级进入LEO,芯级情况目前未知。。。
【2018年02月06日】火箭已起竖,按照老马的说法,本次任务二级将3次点火,向军方展示直送GEO的能力,然后进入地球-火星转移轨道。
【2018年02月04日】FAA已经颁发重型猎鹰火箭首射的许可。重型猎鹰火箭首射芯级回收驳船已经出发!
发射许可全文:LLS 18-107 Falcon Heavy Demo License and Orders FINAL 2018_02_02
【2018年01月27日】重型猎鹰火箭首个正式发射窗口已出,初步定于北京时间2月7日凌晨2:30,第一次尝试能打出去才怪。
【2018年01月24日】静态点火完成。

【2018年01月19日】SpaceX对待首飞异常谨慎,同时需要进行合练彩排工作和大量数据审查,静态点火工作不断推迟,可见原定2月初发射时间已基本无望,因此将此次发射搞笑的放在除夕,希望给大家来个新年烟花。

火箭及发射简介:
2017年初,SpaceX公司正式曝光了一张重型猎鹰火箭(Falcon Heavy,下文简称FH)的级间段实物照片,该部件位于火箭芯级和二级的中间;至此,推迟数年的27发并联“怪物”火箭终于露出真身,该火箭高70米,宽12.2米,起飞重量1420吨(作为对比,长征五号为879吨),采用简单粗暴的“推力不够数量凑”思路设计而成,由两枚基于猎鹰9火箭一级的助推器和芯级组成,起飞时多达27台梅林-1D+发动机(Merlin-1D+)将同时工作,可以提供高达2280多吨的起飞推力。

任务的意义和要点:

  1. 首飞将回收火箭两枚助推器,一枚芯级,助推器返回陆地着陆场LZ-1和LZ-2(Landing Zone),芯级在海上驳船回收,三发同时回收的壮观景象绝非一般火箭发射可以比拟。
  2. 首飞箭起飞级的两枚助推器都是以往发射任务后回收的猎鹰9火箭一级改装而来,主要是增加了冷分离机构,同时替换了底部的Octaweb承力结构,也就是说这枚所谓的“首飞箭”其实超过一半都是二手的,通常即使是全新制造的新型火箭发射,其风险都是相当大的。而SpaceX试射的是一款新型的半二手火箭,风险和难度请自行想象。
  3. 上一条证明重型猎鹰火箭的助推器和猎鹰9火箭具有相当程度的通用性。这种模块化和通用化的思路之前是很多运载火箭曾经想实现但并未彻底实现的,重型猎鹰火箭在这方面有一定的进步。
  4. 全箭28台发动机,回收其中27台(火箭二级1台发动机不回收),若以火箭发动机复用为指标,复用率为27/28=96.4%,从这个角度来讲,这和完全复用区别已经不大。
  5. 重型猎鹰一直以来最为人诟病的就是推力不够数量凑的设计思路,由于冷战时期N1彻底失败的反面典型,加之多发并联会带来复杂的耦合振动和一定程度的干质比下降等一系列问题,航天界一直都将火箭起飞级多于20台发动机并联的思路视为忌讳。如果重型猎鹰成功发射,成功的解决了多发并联所面临的各种困难和技术挑战,对于运载火箭的设计思路将有可能产生一次变革,尤其是重型运载火箭领域,即由以往的少量大推力发动机并联(土星五号和能源都是,起飞级单发推力非常大)向多发小推力发动机冗余并联转变。由于以往大推力火箭发动机的研发难度相当之高,尤其是大推力高比冲的起飞级氢氧机(SSME和RD-0120级别,还有我们规划中的YF-220),而该量级发动机应用范围相对狭窄,直接提高了重型运载火箭的研发门槛,如果重型猎鹰的思路得到普及,经过合理并联和冗余设计,同样能够获得重型运载火箭所需的可观推力,研发周期、难度和成本都会大幅度下降,尤其是对于东亚某大国尚在规划中的重火。
  6. 重型猎鹰多发并联其实也是为SpaceX未来规划中的BFR重型火箭进行技术储备,罗马不是一天建成的。
  7. 首飞载荷是一辆特斯拉Roadster跑车,其车主为SpaceX创始人马斯克本人,目标轨道为地球-火星转移轨道。详细了解可以参见往期专文:下一站,火星(上)
  8. 这款首飞载荷从航天技术角度讲——毫无意义,但却是营销学上的一次极佳范例,马斯克利用一款没有客户敢用的首飞试验火箭和一款本应放在库房里吃灰的电动跑车,近乎于0成本的同时为旗下两家公司打了广告,没有一分钱广告费和公关费,但是已经被无数科技媒体轮番报道!也被无数粉丝和看客津津乐道,纵使有各种争议和批评,但炒作的目的已经彻底达到了。
  9. 如果首飞成功,根据官方63.8吨的近地轨道运力,该火箭将成为人类现役最强运载火箭,运力是目前纪录保持者重型德尔塔4火箭28.8吨运力的两倍还要多。详见往期文章:马斯克的执念—闲聊初露狰狞的重型猎鹰火箭(上)
  10. 该火箭在回收状态下的近地轨道运力为30吨(2017年IAC发布会数据),依旧是现役最强火箭,这对目前甚嚣尘上的“火箭回收有损运力”是一次有力的回击,也就是说一款火箭在回收状态下,依旧能以极低成本发射所有商业火箭所能发射的载荷,那么为什么不回收呢?
  11. 重型猎鹰火箭的助推器分离和一二级分离均采用了“冷分离”机构,这是相对于火工品(炸药)热分离而言。一直以来有一种思路,认为火工品分离机构成本低、结构简单、工作可靠,所以广泛应用在包括我国长征系列在内的多种运载火箭上。但是猎鹰系列火箭由于要回收,所以一直采用无损的冷分离模式(冷氮喷射,机械式推杆等),目前猎鹰9已执行近50次发射,从未出现过分离机构失效导致的事故,实际可靠性100%。而重型猎鹰火箭的助推器冷分离机构(侧向分离)如果也试验成功,对于未来运载火箭分离结构的设计有着相当的借鉴意义
  12. 如果首飞成功,该火箭将成为人类航天史上运力第三高的火箭,仅次于登月使用的土星五号运载火箭和前苏联能源运载火箭。
  13. 如果首飞成功,该火箭将成为自能源运载火箭1988年谢幕发射整整30年后人类的第三款重型运载火箭。(一般认为LEO运力超过50吨的为重型火箭)
  14. 目前重型猎鹰火箭已经取消”交叉燃料输送技术“,采用芯级节流方案,详见往期文章:SpaceX那些年吹过的牛——浅析重型猎鹰火箭的推进剂交叉输送技术
  15. 重型猎鹰火箭原定的“红龙”无人火星探测任务已经取消,目前还剩有基于载人龙飞船的载人绕月旅游观光项目。目前,同样能够发射载人飞船执行绕月任务的仅有预计于2019年末首飞(大概率推迟)的SLS(Block1构型,75吨LEO)+猎户座载人飞船,预计到首飞时该计划将烧掉NASA投资的近200亿美元的研发经费,每次发射费用预计为10亿美元级别。而重型猎鹰火箭研发并未受到NASA的大幅资助(相对于猎鹰9时期),公开发射报价不足1亿美元,即使算上载人龙飞船等一系列费用,每次载人绕月任务报价也只是SLS+猎户座的零头而已。所以对于少花钱多办事儿这个主题,重型猎鹰在未来成熟以后也有一定的发言权。
  16. 我觉得与长征五号来讲,不要做对比,两款火箭研发的目的、意义和思路不一样。长五对于我国未来空间站、深空探测和载人航天都有巨大意义,很难和一款纯粹的商业火箭做对比,如果硬要对比,最后结果都是口水仗,没必要

意义:如果首射成功,该火箭将一举夺下“现役运载火箭之王”的桂冠,凭借54吨的LEO运力(后更新为64吨LEO运力)将现役最大低地轨道运力纪录直接翻倍。该纪录有望保持到2018年SLS首射之前(后推迟到2020年)。当然最关键的是,如果FH的27发并联模式成功,N1火箭30发并联设计下4射4炸导致的多发并联不可靠的设计定式将有望被打破。也为SpaceX未来ITS(行星际运输系统)起飞级42发并联(已缩水为31发并联,改名为BFR)的可行性提供了信心。

发射动态:
【2016年08月30日】首次发射数次推迟,之前定于2016年底,现已经推迟至2017年上半年,具体时间待定
【2016年09月30日】根据IAC2016上SpaceX公司透露的消息,重型猎鹰火箭首射日期目前定为2017年第一季度
【2016年12月03日】根据Amos-6爆炸后的研发进度和网络消息,暂定2017年第二季度。
【2017年01月13日】根据SpaceX官方消息,定于2017年年中首射。
【2017年05月03日】根据LC-40发射台和LC-39A的工程进度,结合目前助推和芯级的实验进度,Falcon Heavy推迟到2017年四季度待定。
【2017年06月09日】马斯克推特消息,重型猎鹰火箭的所有芯级(Cores)将在2-3个月内在卡角集结,集结后的一个月左右执行首次发射;显然,这又是一个乐观到爆的时间表。
【2017年07月25日】重型猎鹰火箭的所有芯级都已经到达LC-39A下坡的HIF厂房。
【2017年07月28日】马斯克推特消息,此次发射将初步定于11月执行,如果顺利,今年11月正好是土星五号首飞50周年。
【2017年08月11日】重型猎鹰火箭的首飞箭正在厂房中进行组装测试。
【2017年10月03日】重型猎鹰火箭助推器的夹持机构已经发现被安装上了39A的TEL之上,但有鉴于LC-40的进度,年内能否首射依旧成谜。

【2017年10月04日】援引境外网站SFI消息,重型猎鹰火箭首射将推迟到不早于2018年初,SpaceX年内发射除凑数外已无看点,大家洗洗睡吧。

【2017年10月31日】SpaceX还是在全力争取FH年内首射,目前剑指12月20日。
【2017年11月02日】NSF消息,不早于12月29日。
【2017年11月29日】官方消息,推迟到明年一月。
【2017年12月01日】HIF内整装待发的重型猎鹰火箭!老马发推特表示首飞载荷很可能是一辆特斯拉汽车。

【2017年12月02日】美国#SpaceX# 公司老板Elon Musk公布重型猎鹰运载火箭首飞荷载,是将一辆特斯拉跑车发射至地火转移轨道,并且会播放大卫‧鲍伊的《Space Oddity》。前不久,重型猎鹰火箭确定于明年年初从肯尼迪航天中心39A发射塔架升空。老马的推文原文如下:Falcon Heavy to launch next month from Apollo 11 pad at the Cape. Will have double thrust of next largest rocket. Guaranteed to be exciting, one way or another.

Payload will be my midnight cherry Tesla Roadster playing Space Oddity. Destination is Mars orbit. Will be in deep space for a billion years or so if it doesn’t blow up on ascent.

【2017年12月20日】首飞箭实物曝光

【2017年12月22日】LC-39A发射台最近改造进度照曝光,进步进行得还不错,“拆迁速度和我们这边的同行有得比”。

下面是39最近进度照与1984年5月4日发射的航天飞机STS-30任务时期的同地作为对比,而SIS-30任务当年完成了著名的“麦哲伦’号金星探测器任务。

 【2017年12月27日】FH火箭整流罩曝光,不过,没有特斯拉的图标?背面?同时,完成改造后的TEL被推进HIF,清晰可见部分特殊结构。

【2017年12月28日】期待已久的重型猎鹰(Heavy Falcon)火箭起竖,这次进行适配性实验(国内所说的合练),将于下周进行静态电火,它真的来了!

【2017年12月28日】预计于当地时间6号静态点火,如果静态点火顺利,则首次发射尝试为15日,媒体采访周期为当地时间01月15日到21日。
【2018年01月03日】今天官方公布了几张前几天进行适配性实验(国内所说的合练)时展现給世人面前的FH的高清图,下面请欣赏下 :

【2018年01月05日】根据老马发的推特,静态点火推迟到下周,最早1月底发射(按照历史惯例,这个时间还是不太现实的。。。)
【2018年01月09日】即将静态点火!

【2018年01月12日】预计今日的静态点火虽然按照惯例推迟,但是该图显示,低温燃料已经加注,预计按北京时间明日点火。

燃料加注

【2018年01月12日】重型猎鹰火箭静态点火继续推迟,目前不早于周日早上6点,首飞时间就不要再问了,01月份还是先洗洗睡,因为即使点火成功,后续还要进行大量的数据审查和仿真比对分析,所以目前时间都不靠谱。

【2017年01月14日】第N次竖起,,,

【2018年01月16日】据相关报告,明天重型猎鹰静态点火,还有,在这顺便提下,RS25E明日也静态点火。
【2018年01月17日】最新消息,点火时间不早于1月20日,习惯就好。
【2018年01月27日】官方消息显示:发射时间预计在北京时间02月07日周三凌晨2:30~5:30,备用时间为02月08日同一时间。

进度介绍视频:(视频作者:Yueyuxuelian)

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【2018年03月11日】官方公布芯级落海视频