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首枚重鷹側翼火箭轉正,SpaceX打出一隻虎爪

首枚重鷹側翼火箭轉正,SpaceX打出一隻虎爪

▲CSG-2 發射延時圖像,左側弧線是上升軌迹,右側是着陸軌迹

SpaceX今年第四發打出一些新意思:SpaceX首次意大利政府發射太空任務,部署COSMO-SkyMed第二代第二顆雷達監視衛星,進一步擠占歐洲市場;首次采用重鷹側翼火箭改裝成F9一級火箭;連續30次成功回收火箭,娴熟回收一級火箭既成事實;每月四五次發射節奏正在形成常态化,目标鎖定全年發射量52發。

●發射速覽

首枚重鷹側翼火箭轉正,SpaceX打出一隻虎爪

●發射過程

▲CSG-2 發射全過程影像

首枚重鷹側翼火箭轉正,SpaceX打出一隻虎爪
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▲一二級火箭分離各自推進形成尾迹貌似虎爪

SpaceX今年第四發遭遇戲劇性推遲,最初嘗試1月28日發射,卻因不利天氣導緻一連推遲三天,第四天發射在望,卻在倒計時T-33被迫叫停,由于一艘郵輪駛進禁入區,隻得再度推遲24小時。

按中國農曆來算,這次發射「牛尾變虎頭」。恰巧,一二級火箭分離各自推進所形成的尾迹貌似一隻虎爪。

美國東部時間1月31日18:11(中原標準時間2月1日7:11,相差13小時),位于佛州卡納維拉爾角太空軍基地40号發射位,SpaceX打出今年第四發,B1052.3一箭第三飛騰空而起,起飛後向東南以南飛去。

升空1分鐘12秒,這枚獵鷹9号火箭穿過空氣最大阻力點(Max Q)。此時飛行高度12公裡,速度0.4公裡/秒。T+2分15秒,一級火箭9台梅林發動機關閉。4秒後一二級分離。

首枚重鷹側翼火箭轉正,SpaceX打出一隻虎爪
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T+2分27秒,二級火箭首次點火推進,進行轉彎機動(Dogleg maneuver),飛行方向從西南轉向正南,操作目的有兩個:其一為達到所需的逆行軌道(軌道傾角97.86°),其二為避免飛越人口稠密的巴哈馬群島,其三整流罩受控海面濺落區域可以避開島嶼陸地。這種飛行操作與今年1月13日發射Transporter-3運輸者3号任務類似。

5秒鐘後,即T+2分32秒,一級火箭啟動三台梅林發動機,執行返航推進(Boostback Burn)。随後一級火箭頂部四個栅格翼展開,實時調整姿态。随後釋放整流罩。

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再入大氣層階段,T+6分11秒,第二次點燃三台發動機,進行再入反推(Entry Burn),持續點火50秒。T+7分22秒,一級火箭啟動一台中心發動機,執行着陸反推(Landing Burn),随後展開着陸腿,利用略低于火箭重量的反推力實作噴氣軟着陸。

T+7分56秒,B1052.3第三次成功回收,這也是第三次陸上着陸回收,并且全部降落在同一着陸點——佛州卡角着陸區LZ-1。該着陸區位于卡角40号發射位以南約9公裡。

首枚重鷹側翼火箭轉正,SpaceX打出一隻虎爪
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值得注意的是,當執行海上回收程式時,一級火箭不必執行返航推進(Boostback Burn),而是直接執行再入推進(Entry Burn)操作。因為執行陸地回收程式時,需要一級火箭折返飛行幾百公裡,最終飛回陸地着陸區。而執行海上回收程式,隻需要一級火箭小角度姿态調整,順着發射方向不斷下行,直至再入反推、着陸反推、最終軟着陸,是以隻需較少燃料反推。

這次成功落定是SpaceX連續第30次成功回收火箭、總計第104次回收一級火箭、佛州卡角LZ-1/2合計第22次成功回收火箭、LZ-1第19次回收火箭。

經過6分多鐘持續推進後,T+08:44,二級火箭發動機首次關閉(SECO 1),進入長達47分鐘的太空滑行階段。T+56:01,二級火箭發動機第二次點火,僅僅3秒後再度關閉(SECO 2)。

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升空大約40分鐘後,兩片2.5版整流罩受控濺落在距發射場596公裡的古巴北部海域,随後由Bob鮑勃号多功能船打撈回收。這也是SpaceX總計完整回收的第93、94片整流罩。這兩片整流罩曾支援過3次發射任務(1片曾用于Transporter-1、Transporter-2、星鍊任務;1片曾用于SAOCOM 1B、Transporter-2、星鍊任務),這次發射屬于第4次使用、第三次複用。

發射升空1小時後,T+1:00:05,星箭分離,這次部署任務唯一載荷:意大利觀測衛星CSG-2直接入軌,部署軌道:SSO太陽同步軌道高度619公裡,赤道傾角97.86°。

星箭分離後,二級火箭受控調整姿态,再次點火推進,以大約7.5公裡/秒的軌道速度朝向再入點飛行,耗盡餘量推進劑,最終在南太平洋上空再入大氣層燒毀。具體再入區如上圖所示▼

首枚重鷹側翼火箭轉正,SpaceX打出一隻虎爪
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●一級火箭大有來頭

這次發射采用B1052.3作為一級火箭,看起來隻是第三次出征,資曆尚淺,但很有來頭——曾兩度作為重鷹側翼火箭一飛沖天(2019.4.11重鷹第二飛、2019.6.25重鷹第三飛),如今第三次出征,終于由側翼角色正式轉正,成為SpaceX首枚由重鷹側翼火箭轉換成獵鷹9号标準一級火箭。兩種火箭稍有不同,側翼火箭安裝空氣動力頭錐及附件固定裝置。SpaceX曾表示,重鷹側翼火箭和獵鷹9号一級火箭可以互換,但重鷹核心級裝配額外的加強結構,用來支援兩枚側翼火箭的負載,這使得每枚核心級火箭都是為重鷹專門建造的。

這枚B1052還是三次發射執行三次陸上着陸回收的一級火箭,全部降落在佛州卡角着陸區LZ-1。

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▲B1052第二飛:即重鷹第三飛、也是首次一箭多星發射:2019年6月25日一箭24星部署,号稱SpaceX最難最具挑戰性發射任務

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▲B1052第三飛、也是首次由側翼轉正發射:2022年1月31日首次為意大利航天局部署衛星(CSG-2)

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●什麼是CSG-2?

這次任務代号CSG-2,全稱為COSMO-SKYMED SECOND GENERATION FM2 MISSION,譯為地中海區域觀測小衛星群第二代第二顆衛星,屬于一顆地球觀測衛星,由意大利科技部和國防部資助、意大利航天局操作的雷達監視衛星,屬于軍事和民用兩用衛星,重點觀測地中海區域。

COSMO SkyMed(地中海觀測小衛星群)第一代由4顆軍民兩用地球觀測衛星組成小型星座,衛星以合成孔徑雷達(SAR)為主要載荷,可以全天候監視,運作在619公裡高度的太陽同步軌道,設計使用壽命5年。從2007年至2010年使用德爾塔II型火箭部署。

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COSMO SkyMed(地中海觀測小衛星群)第二代是為了取代第一代。同樣由4顆地球觀測衛星組成(CSG-1、CSG-2、CSG-3、CSG-4),設計壽命7年,比第一代增加兩年。衛星品質從1.7噸增加到2.2噸。第二代性能也比第一代有所改進,第二代合成孔徑雷達是第一代X波段SAR有效載荷的更新版。

第二代第一顆CSG-1于2019年12月18日已由歐洲阿麗亞娜太空公司使用俄制聯盟号ST型火箭發射;這次發射的是第二顆CSG-2,也是目前唯一一顆由非歐洲發射商部署;第三顆CSG-3、第四顆CSG-4計劃由阿麗亞娜旗下新火箭織女星C将在2024年、2027年發射。

織女星C(Vega-C)計劃于2022年5月首次發射,作為阿麗亞娜太空公司旗下主打SSO發射市場,織女星C原定2020年首飛。受疫情、技術、供應鍊等影響多次推遲至今。正是基于此,2021年意大利航天局不得不破局,将CSG-2發射任務轉給歐洲以外發射商,才讓SpaceX有機會赢得這單生意。這也讓SpaceX看到未來機遇,為進一步搶占歐洲市場做好鋪墊。

●一覽發射重新整理資料

首枚重鷹側翼火箭轉正,SpaceX打出一隻虎爪
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這次發射次日迎來背靠背發射(back-to-back),部署星鍊第4個軌道層第7批次任務正瞄準中原標準時間2月2日02:56發射升空,一天後計劃部署美國國家偵察局機密任務NROL-87,同樣屬于SSO部署任務。

顯而易見,SpaceX每月四五次發射節奏正在形成常态化,而該公司内部目标已經鎖定全年發射量52發。這是由NASA航空航天安全咨詢小組(ASAP)一位官員最新透露的。

這意味着SpaceX今後每周要達到一次的高頻節奏。去年12月份曾創下19天五連發的新紀錄。之前還曾多次創下每月4發的快節奏。随着疫情影響示弱,發射需求快速擴增,實作這一目标可能性大增。

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