載人任務(wù)已進行陸上回收!CRS-28獵鷹九號為什么選擇放棄?

北京時間2023年6月5日23:47,CRS-28“龍”貨運飛船由“獵鷹九號”運載火箭從肯尼迪航天中心LC-39A工位發(fā)射升空,點火后12分11秒船箭分離,飛船進入預(yù)定軌道,分離速度約2.7萬千米/小時、高度200千米。

此次任務(wù)發(fā)射過程中,2分39秒一二級分離,9分7秒芯一級著陸在“缺乏莊嚴號”(ASOG)自動回收船上。而在不到半個月前的Ax-2“龍”載人飛船任務(wù)中,“獵鷹九號”芯一級沒有使用海上回收船,直接返回了卡角LZ-1陸上著陸場,這是“獵鷹九號”芯一級第一次在載人任務(wù)中通過陸上著陸場回收。太空探索技術(shù)公司(SpaceX)官員當時表示,他們已經(jīng)在“獵鷹九號”上發(fā)現(xiàn)了足夠的剩余性能,允許在載人龍發(fā)射中進行陸上著陸。

“龍”貨運飛船的起飛質(zhì)量約15噸,在回收狀態(tài)下“獵鷹九號”已經(jīng)發(fā)射過17噸的載荷,即在載人航天發(fā)射中回收狀態(tài)下“獵鷹九號”依然擁有明顯運力余量。通過陸上著陸可以明顯降低回收成本。但是,為什么CRS-28“龍”飛船任務(wù)不繼續(xù)進行陸上回收?

6月2日太空探索公司“龍”飛船任務(wù)管理主管莎拉·沃克(Sarah Walker)在發(fā)射前簡報會上表示“對于每一次CRS任務(wù),我們都會根據(jù)返回發(fā)射場的機會評估任務(wù)的質(zhì)量需求和性能需求,以及運載工具的性能。”在此基礎(chǔ)上,決定是否進行陸上返回。不過,通過細節(jié)對比,可以發(fā)現(xiàn)CRS-28“龍”飛船選擇海上回收的部分原因。

在Ax-2任務(wù)中,火箭芯二級主發(fā)動機采用的是常規(guī)的長噴管,2分33秒一二級分離,分離速度6214千米/小時、高度73.8千米。而CRS-28任務(wù)火箭芯二級發(fā)動機換用了短噴管,導致推進效率降低、運力減少,2分39秒一二級分離,分離速度8014千米/小時、高度77.3千米??梢钥闯?,為了彌補二級采用短噴管帶來的運力折損,芯一級加長了燃燒時間,提高了分離時的速度和高度。

和陸上回收芯一級一樣,“獵鷹九號”芯二級采用短噴管也是為了利用運力余量節(jié)省成本,單純從成本角度出發(fā),需要比較單次海上回收成本和短噴管節(jié)省的成本孰高。在“獵鷹九號”未來的載人航天任務(wù)中,將會更多地看到芯一級直接陸上回收、芯二級采用短噴管的做法,這是運力、安全性、經(jīng)濟性綜合平衡的結(jié)果。
作者:大白高國