今日SpaceX要炸掉一枚火箭做载人飞船逃逸测验

2020年1月19日，太空探究科技公司（SpaceX）将会进行龙2载人飞船载人使命前的终究一次测验：一枚猎鹰9号火箭升空后不久，龙2载人飞船将会进行紧迫逃逸机动，猎鹰9号火箭随后极有或许在空中崩溃或自主引爆。

用一枚火箭的价值，完结龙2载人飞船逃逸体系的测验。

一、为何需求测验发射逃逸体系？

载人航天，是航天技能中最闪亮的一颗明星。由于人类的存在，且人类自身血肉之躯极端软弱，使得载人航天需求很多杂乱技能确保人类的安全，例如需求特定的火箭、发射场、载人飞船、着陆场体系等，全体本钱和技能杂乱度猛增。因此，全国际仅有苏联/俄罗斯，美国和我国三个国家能做到，我国也是在21世纪后才打破了苏美两国50年的技能独占。

我国的长征2F是仅有的载人航天火箭，最典型特色是顶部的火箭逃逸体系（逃逸塔）

在载人航天工程的中心技能中，发射逃逸体系无疑是最重要的技能之一。一枚载人火箭，往往仅需10分钟左右就能将宇航员送入太空。从宇航员进入火箭顶部的载人飞船，直到进入太空进程，有必要确保一旦发作紧迫情况宇航员能敏捷逃离火箭，发射逃逸体系成为他们求生的仅有或许。

因此，任何一款载人飞船和火箭，都有必要通过极端严厉的发射逃逸体系测验。

二、发射逃逸体系要求有多高？

火箭的实质是一枚可控焚烧的超级炸药。推动剂往往极度易燃、能量密度高、且占有了火箭全体质量的90%左右，这在某种程度上预示着它一旦发作风险后果不堪设想。例如苏联从前的N1登月火箭重达3000吨等级，接连4次在发射期间爆破，也都进入人类有记载的人工爆破（非核）能量排行榜中。终究这个火箭使命宣告失利，也宣告了苏联登月愿望的幻灭。

印度在2018年进行了本国载人航天计划的逃逸体系测验

当爆破发作时，逃逸体系有必要榜首时间敏捷作业，将宇航员尽或许安全带离火箭。但与此一起，又有必要确保加速度不能太大，不然会对宇航员形成永久损伤，乃至逝世。既要操控好速度，又要操控好方向，难度很大。

例如，1983年的联盟T-10-1使命时就启用了逃逸体系，可是形成了最高达16倍的超重，对宇航员身体形成了极大影响。这适当于让一个人驾驭着时速600多千米的轿车在1秒内彻底刹车形成的冲击力！

三、发射逃逸体系有哪些方法？

从技能上讲，现在主要有两类发射逃逸体系。

1.逃逸塔或推动逃逸体系

逃逸塔是现在最为老练的逃逸方法，它的规划原理简略有用：选用超级强力固体燃料发动机，逃逸塔安装在火箭顶部、紧连载人飞船，当发作风险时敏捷发动作业带着飞船逃离火箭。假如发射期间并未发作风险便会自动脱离。

这是国际载人飞船最干流的逃逸体系规划方法。美国的水星飞船、阿波罗飞船、猎户座飞船，苏联/俄罗斯的上升号飞船、联盟飞船，我国的神舟飞船，印度在研的轨迹飞翔器，都选用这种方法。

波音的CST-100 Starliner采纳底部服务舱推动方法逃逸

进入新世纪后，尤其是美国商业航天公司给出了另一种相似计划，不同之处在于他们采纳逃逸动力体系在飞船自身或飞船底部服务舱的方法。美国SpaceX的龙2飞船，波音的CST-100 Starliner和蓝色来历的新谢帕德飞船，都是如此。

例如龙2飞船采纳了可重复运用发动机和液体燃料，使得这一套逃逸体系能像飞船相同完结重复运用。

2.弹射方法

望文生义，这种方法将宇航员弹射出飞船，宇航员再进行跳伞逃生。它的优点在于能完结起飞和下降时都能维护宇航员。但害处也清楚明了：风险太大。

因此，这种技能只要在航天技能没有老练阶段运用过。典型事例是苏联东方号飞船，加加林和瓦莲京娜就是靠它别离成为了国际首位男性宇航员和女人宇航员，但他们终究回来地球时需求被弹射出去自行跳伞。

其时为了争夺国际首位，面对的风险是现在无法幻想的。

双子座12次发射使命，没有逃逸塔存在

美国双子座飞船也规划成弹射方法，不过这是由于火箭特色和原计划的回来技能特色（滑翔翼回来）导致的。即使原定回来方法终究被撤销，但苏美登月比赛布景下时间现已不答应从头规划逃逸塔计划，因此双子座在这种情况下进行了12次使命，也培育出了悉数的阿波罗登月宇航员。

但总体上，这种技能并不老练。航天飞机在规划前期也采纳了这种计划，挑战者号爆破事端后也考虑过从头康复这个计划，但终究仍然作罢。航天飞机上一般载有7名宇航员，进出通道不或许答应这么多人一起弹出，这也是航天飞机的硬伤之一。

四、发射逃逸体系需求怎样测验？

除了惯例的发动机测验之外，全体系测验主要有两步。

1.停止状况测验。模仿火箭仍然停留在发射台上场景，一旦发作风险后，体系紧迫发动将飞船带离发射渠道，终究安全下降。这一步需求重复测验，例如SpaceX早在2015年就运用龙2飞船进行过测验。2019年头，龙2飞船首飞回来地球后也进行过一次发动机测验，不过那次由于发动机问题导致爆破事端，因此1月19日的测验选用的是一艘新飞船。

SpaceX的龙2飞船停止状况逃逸测验（动图）

2.飞翔状况测验。此刻火箭已在飞翔进程中，模仿紧迫情况，逃逸体系敏捷发动带着飞船逃离，这也是1月19日测验时的场景。由于这种测验一般需求用火箭运载，极端贵重，往往以质制胜。

五、本次龙2飞船测验亮点在哪里？

龙2飞船现已进行了屡次发动机焚烧试验和停止状况发动测验，本次即为飞翔状况下测验。在测验时间节点方面，龙2飞船挑选了火箭发射进程中受力状况最杂乱的时间：最大动压点。

在最大动压点，火箭全体将遭到巨大冲击

由于火箭发射后初始阶段仍然处在稠密大气区域，火箭会遭到激烈的大气阻力，或动压，它与火箭速度和大气密度成正比。尽管火箭飞翔进程中速度逐步变大时空气密度逐步下降，但有一个时间点动压到达极大值，关于猎鹰9号火箭而言这个点往往在发射后78秒前后、高度为13千米左右。

可以说，这是火箭发射后最风险的时间，挑选这个时间点测验，假如可以作用无疑是适当有说服力的。

六、火箭还能收回么？

猎鹰系列火箭最为知名的就是收回复用技能，但这往往需求火箭首要做到榜首级和第二级别离，时间点在发射后170秒前后。

关于火箭全体而言，决议气动功能的中心在于顶部，这也是顶部头锥往往被叫做整流罩的原因，即使有逃逸塔也会做成尖尖的形状。龙2飞船并不需求额定的整流罩维护，由于它自身的外形就起到了整流罩作用。

猎鹰火箭飞翔进程中，整流罩关于保持火箭安稳作用显著（源：Julian Danzer）

但此次飞船别离发作在远早于火箭一级和二级别离的时间，且此刻为火箭接受最大气动影响的时间。飞船一旦脱离后，火箭全体将会遭受巨大扰动，有很大的或许性在空中敏捷崩溃，抑或是SpaceX发动自毁程序，极力削减整枚火箭的潜在风险。

不过也不用忧虑糟蹋，SpaceX现在的一大问题在于收回的火箭太多、库房放不下了，趁这个时机整理一下库存，并不是坏事。就以这次测验中将要运用的这枚一级火箭来说，它完结过3次航天发射，这回现已是第4次出征了。

这次测验彻底成功后，龙2飞船将会取得终究的载人前往国际空间站飞翔资历。

而关于NASA来说，这在某种程度上预示着自2011年航天飞机退役以来，美国将从头取得从美国本乡发射宇航员进入太空的才能。

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