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獵鷹9號運載火箭

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猎鹰9号运载火箭
SLC-40上的全推力版猎鹰9号运载火箭,载有执行CRS-8任务的龙飞船(2016年4月8日)
SLC-40上的全推力版猎鹰9号运载火箭,载有执行CRS-8任务的龙飞船(2016年4月8日)
用途 轨道运载火箭
製造商 SpaceX
製造國家 美国
單次發射費用 (2016) FT: $62M[1]
外型及質量參數
高度
  • FT: 70米(230英尺)[2]
  • v1.1: 68.4米(224英尺)[3]
  • v1.0: 54.9米(180英尺)[4]
直徑 3.7米(12英尺)[2]
質量
  • FT: 549,054公斤(1,210,457磅)[2]
  • v1.1: 505,846公斤(1,115,200磅)[3]
  • v1.0: 333,400公斤(735,000磅)[4]
级数 2
酬載量
有效載荷-
近地軌道
  • FT: 22,800公斤(50,300磅)[1]
  • v1.1: 13,150公斤(28,990磅)[3]
  • v1.0: 10,450公斤(23,040磅)[4]
有效載荷-
GTO
  • FT: 8,300公斤(18,300磅)[1]
  • v1.1: 4,850公斤(10,690磅)[3]
  • v1.0: 4,540公斤(10,010磅)[4]
發射歷史
現況
  • FT: 现役
  • v1.1: 退役
  • v1.0: 退役
發射場
總發射次數
  • 28
    • FT: 8[a]
    • v1.1: 15
    • v1.0: 5
成功次數
  • 27
    • FT: 8
    • v1.1: 14
    • v1.0: 4
失敗次數 1[a] (v1.1)
部分失敗次數 1 (v1.0)[6]
首次發射
末次發射
第一级
发动机
推力
  • FT (2016年末): 7,607 kN(1,710,000 lbf[10]
  • FT: 6,806 kN(1,530,000 lbf[2]
  • v1.1: 5,885 kN(1,323,000 lbf[3]
  • v1.0: 4,940 kN(1,110,000 lbf[4]
比冲
  • v1.1
    • 海平面: 282 s[11]
    • 真空: 311 s[11]
  • v1.0
    • 海平面: 275 s[4]
    • 真空: 304 s[4]
推進時間
  • FT: 162 s[2]
  • v1.1: 180 s[3]
  • v1.0: 170 s
燃料 LOX / RP-1
第二级
发动机
推力
  • FT: 934 kN(210,000 lbf[2]
  • v1.1: 801 kN(180,000 lbf[3]
  • v1.0: 617 kN(139,000 lbf[4]
比冲
推進時間
燃料 LOX / RP-1

猎鹰9号运载火箭SpaceX设计并制造的一系列两级入轨运载火箭,它以它第一级的9个发动机而得名。猎鹰9号运载火箭有三个版本:猎鹰9号1.0版 (已退役), 猎鹰9号1.1版 (已退役),和现役的猎鹰9号全推力版,一个部分可重用的发射系统。火箭两级均由燃烧RP-1LOX的火箭发动机推动。第一级被设计成是可重复使用的,但第二级不是。[13] 猎鹰9号运载火箭各版本都属于中型重型运载火箭这一范围。现役的猎鹰9号运载火箭(“全推力版”[14])能够向低地球轨道发射重达22,800公斤(50,300英磅)的载荷[2], 向地球同步转移轨道发射8,300公斤(18,300英磅)的载荷。[15][16]

猎鹰9号运载火箭和龙飞船的组合于2008年赢得了NASA商业补给服务(CRS)的合同,在商业轨道运输服务(COTS)下向国际空间站(ISS)运送货物。第一次ISS补给任务于2012年10月发射。在2013年退役前,最初的1.0版本进行了5次发射。在2016年1月退役前,1.1版本进行了15次发射。

SpaceX现在正在发射一款改进后性能提升了30%的猎鹰9号全推力版。2013年发布的比1.0版猎鹰9号重60%的1.1版,执行了从第6次飞行到第21次飞行的任务。[17]SpaceX的猎鹰重型运载火箭将会基于猎鹰9号全推力版而设计。SpaceX计划完成测试,以便猎鹰9号运载火箭 作为CCtCap合同的一部分进行载人评估,以向国际空间站运送NASA宇航员。

概况[编辑]

猎鹰9号火箭共推出过三个版本:猎鹰9号1.0版,猎鹰9号1.1版,猎鹰9号全推力版。

猎鹰9号1.0版[编辑]

猎鹰9号1.0版为猎鹰9号的第一个版本,于2010年6月4日首次发射,火箭高度54.9米,直径3.66米,最大重量333.4吨,采用两级设计,第一级搭载9台Merlin 1C引擎,呈九宫格布局,第二级搭载1台Merlin 1C真空版引擎,两级火箭均採用液態氧煤油作為燃料,近地轨道运载能力为10,450千克,地球同步轨道运载能力为4,540千克。该版本火箭第一级不可回收。

猎鹰9号1.0版共进行5次发射,其中四次完全成功,一次部分成功。2013年3月1日的CRS-2任务后该版火箭退役不再使用。

猎鹰9号1.1版[编辑]

猎鹰9号1.1版为猎鹰9号的第二个版本,与2013年9月29日首次发射,火箭高度增加到68.4米,最大重量增加到541.3吨,近地轨道最大运载能力提高到13,150千克,和1.0版相比,1.1版一个重要的不同在于第一级的9台Merlin引擎改为被称为“Octaweb”的圆形布局,引擎型号也升级为Merlin 1D。顶部荷载可选择长13.1米,直径5.2米的整流罩,也可以选择搭载天龙号货运飞船。第一级可以视任务情况安装返回大气层着陆使用的栅格翼和着陆腿,但是该版本的所有回收实验全部失败。

猎鹰9号1.1版共进行了15次发射,最短的两次发射间隔仅13天,除了2015年6月28日CRS-7任务失败之外,其他主线任务全部成功。该版本在猎鹰9号第21次发射任务(JASON-3)后退役不再使用。

猎鹰9号全推力版[编辑]

猎鹰9号全推力版(Falcon 9 Full Thrust[14][18]是猎鹰9号的最新版本,火箭针对CRS-7任务失败中暴露出的问题进行了全面的改良,高度增加到70米,近地轨道运载能力提高到22,800千克,并增加了对天龙号载人飞船的适配。回收用的着陆腿和栅格翼成为标准配置,第一级火箭完全可回收。

猎鹰9号全推力版于2015年12月21日首次发射执行猎鹰9号的第20次飞行任务(Orbcomm OG2 M2),完成为Orbcomm发送11颗卫星后,第一级火箭返回卡纳维拉尔角空军基地第一着陆场,实现了人类历史上第一次陆上软着陆回收一级火箭。

2016年4月8日,猎鹰9号全推力版进行第23次飞行任务(CRS-8),在向国际空间站发送天龙号货运飞船后,第一级火箭成功降落在位于大西洋上的回收驳船“Of Course I Still Love You”(“当然我还爱你”)号上,实现人类历史上第一次海上软着陆回收一级火箭。

可回收特性[编辑]

和现役的其他火箭不同,猎鹰9号FT是目前唯一现役的可部分回收的太空轨道运载火箭。

猎鹰9号在执行近地轨道(LEO)任务时,第一级火箭在和第二级火箭分离后不是直接丢弃,而是会在空中利用姿态调整火箭转向180度,尾部朝向地面,点燃引擎进行被称为“减速推进燃烧(Boostback Burn)”和“再入燃烧(Entry Burn)”的两次减速返回大气层,接近地面时,第一级顶部的四个栅格翼会展开调整姿态,然后第三次点燃引擎,打开着陆腿,利用略低於火箭重量的推力反向噴射实施软着陆。

而实施地球同步转移轨道(GTO)任务时,三次燃烧会合并成一次减速燃烧,并同时打开三台引擎进行减速。[19]

猎鹰9号1.1版曾在四次发射后進行海上返回实验,前两次因火箭降落速度過快或姿态控制不当導致回收失敗並墜毀[20],第三次回收则因CRS-7任务火箭第一级爆炸而没有实施。其后SpaceX获得美国联邦航空局批准选择改為在卡纳维拉尔角空军基地新建的“第一着陆场(Landing Zone 1)”(原13号发射复合体)進行陆地回收實測。

2015年12月21日,獵鷹9號火箭进行第20次发射,在為Orbcomm發送11顆衛星後,第一级火箭在卡納維拉爾角空军基地第一着陆场成功着陆,陆上回收试验成功。[21]

2016年4月8日,獵鷹9號火箭进行第22次发射,在為國際空間站進行充氣式太空艙試驗及貨物運輸補給的任務後第一级火箭进行第五次海上着陆尝试,第一级火箭在大西洋上的驳船上成功降落,海上回收试验成功。[22][23][24]

发射场与着陆设施[编辑]

猎鹰9号目前使用或计划使用以下几个发射场:

1、卡纳维拉尔角空军基地40号航天发射复合体(在2016年9月1日的事故中毁坏,维修中)

2、范登堡空军基地4号发射复合体

3、肯尼迪航天中心39号发射复合体(前航天飞机发射场,改造中)

4、SpaceX德克萨斯发射场(暂定名,建造中)

猎鹰9号目前使用以下的着陆场和着陆设施:

1、卡纳维拉尔角空军基地1号着陆场(前卡纳维拉尔角空军基地13号发射复合体

2、无人航天着陆驳船(Autonomous spaceport drone ship)两艘,“Of Course I Still Love You”(当然我还爱你)号和“Just Read the Instructions”(请阅读说明书)号。

发射任务[编辑]

獵鷹9號火箭和天龍號太空船的配搭贏得了美國太空總署商業軌道運載服務計劃(Commercial Orbital Transportation Services, COTS)的國際太空站商業補給服務(Commercial Resupply Services, CRS)合約。2012年10月8日,猎鹰9号搭载天龍號太空船首次为國際太空站进行補給任務,SpaceX也成为有史以来第一家为国际空间站进行货物运输补给的私人企业。未來獵鷹9號火箭亦將會在美國太空總署的商業載人航天發展計劃(Commercial Crew Development, CCDev)協助下成為可供載人航天任務使用的運載火箭。

任务编号 时间 (UTC) 型号 发射场 载荷 轨道 用户 结果
主任务 回收

2010到2013[编辑]

1 2010年6月4日, 18:45 v1.0[25] CC LC40 龙飞船认证飞行 LEO 太空探索科技公司 成功 未嘗試
2 2010年12月8日, 15:43[26] v1.0[25] CC LC40 NASA COTS – Demo 1, 2 Cubesats[27] LEO NASA Commercial Orbital Transportation Services, 美国国家侦察局 成功 未嘗試
3 2012年5月22日 07:44[28] v1.0[25] CC LC40 NASA COTS – Demo C2+[29] LEO NASA Commercial Orbital Transportation Services 成功[30] 未嘗試
4 2012年10月8日, 00:34[31] v1.0[25] CC LC40 Primary payload: SpaceX CRS-1[32] LEO NASA Commercial Resupply Services 成功 未嘗試
次级载荷: Orbcomm-OG2[33] LEO Orbcomm 失敗[6][34]
5 2013年3月1日, 15:10[35] v1.0[25] CC LC40 SpaceX CRS-2[36][37] LEO NASA Commercial Resupply Services 成功 未嘗試
6 2013年9月29日, 16:00 v1.1[25] VAFB SLC-4E CASSIOPE[38] 极轨道 MDA Corp 成功 海中(無回收船)
失敗
7 2013年12月3日, 22:41[39] v1.1 CC LC40 SES-8[40][41] GTO SES 成功[42] 未嘗試

2014[编辑]

8 2014年1月6日, 22:06[43] v1.1 CC LC40 Thaicom 6 GTO Thaicom 成功[44] 未嘗試
9 2014年4月18日, 19:25[45] v1.1 CC LC40 SpaceX CRS-3[36][37] LEO NASA Commercial Resupply Services 成功 海中(無回收船)
成功
10 2014年7月14日, 15:15 v1.1 CC LC40 OG2 Mission 1
6 OG2 satellites
LEO Orbcomm 成功[46] 海中(無回收船)
成功
11 2014年8月5日, 08:00 v1.1 CC LC40 AsiaSat 8[47][48][49] GTO 亞洲衛星 成功[50] 未嘗試
12 September 7, 2014, 05:00 v1.1 CC LC40 AsiaSat 6[47][48][51] GTO 亞洲衛星 成功[52] 未嘗試
13 September 21, 2014, 05:52[53][54] v1.1 CC LC40 SpaceX CRS-4[37] LEO NASA Commercial Resupply Services 成功[55] 海中(無回收船)
成功

2015[编辑]

14 January 10, 2015, 09:47[56] v1.1 CC LC40 SpaceX CRS-5[47] LEO NASA Commercial Resupply Services 成功[57] 海上回收
失敗
15 February 11, 2015, 23:03[58] v1.1 CC LC40 DSCOVR[59] Sun-Earth L1 美国空军 / 美国国家航空航天局 / 美国国家海洋和大气管理局 成功 海中(無回收船)
成功
16 March 2, 2015, 03:50[60][61] v1.1 CC LC40 ABS-3A,
Eutelsat 115 West B (ex-Satmex 7)[47]
GTO Asia Broadcast Satellite,
Eutelsat Satmex)
成功 未嘗試
17 April 14, 2015, 20:10[60] v1.1 CC LC40 SpaceX CRS-6[47] LEO NASA Commercial Resupply Services 成功 海上回收
失敗
18 April 27, 2015, 23:03[62] v1.1 CC LC40 TurkmenAlem52E/MonacoSAT [63] GTO Turkmenistan National Space Agency[64] 成功 未嘗試
19 June 28, 2015, 14:21[60][65] v1.1 CC LC40 SpaceX CRS-7[47] LEO NASA Commercial Resupply Services 失敗[66] 未嘗試
20 December 22, 2015, 01:29[67] F9 FT CC LC40 OG-2 Mission 2[67]
11 OG2 satellites
LEO Orbcomm 成功 陆地回收
成功

2016[编辑]

21 January 17, 2016, 18:42[60] v1.1 VAFB SLC-4E Jason-3[68] LEO 美国国家航空航天局, 美国国家海洋和大气管理局,
法國國家太空研究中心
成功 海上回收
失败
22 March 4, 2016, 23:35[60] FT CC LC40 SES-9[69][15] GTO SES 成功 海上回收
失败
23 April 8, 2016, 20:43[60] FT CC LC40 SpaceX CRS-8[15] LEO NASA Commercial Resupply Services 成功[70] 海上回收
成功
24 May 6, 2016, 05:21[60] FT CC LC40 JCSAT-14[71] GTO JSAT Corporation 成功 海上回收
成功
25 May 27, 2016, 21:39[60] FT CC LC40 Thaicom 8 GTO Thaicom 成功 海上回收
成功
26 June 15, 2016, 14:29[60] FT CC LC40 ABS 2A,
Eutelsat 117 West B (ex-Satmex 9)
GTO Asia Broadcast Satellite,
Eutelsat (Satmex)
成功 海上回收
失败
27 July 18, 2016, 04:45[60] FT CC LC40 SpaceX CRS-9[72]

[73]

LEO NASA Commercial Resupply Services 成功 陆地回收
成功
28 August 14, 2016, 05:26 FT CC LC40 JCSAT-16 GTO SKY Perfect JSAT Group 成功 海上回收
成功
不適用 September 1, 2016, 13:07 FT CC LC40 Amos-6[74] GTO Spacecom 失败
(发射前爆炸)
海上回收[75]
N/A

参数[编辑]

版本 猎鹰9 v1.0 (已退役) 猎鹰9 v1.1 (已退役) 猎鹰9 v1.1FT (正在使用)[7]
第一级 9 × 默林1C 9 × 默林1D 9 × 默林1D改进型[76]
第二级 1 × 默林1C真空级 1 × 默林1D真空级 1 × 默林1D真空级(改进型)
最大高度(米) 53 68.4 70
直径(米) 3.66 3.66 3.7
初始推力(kN) 3,807 5,885 6,804
7 607(自2016年底)
起飞质量(吨) 318 506 549
整流罩直径(米) 不適用* 5.2 5.2
LEO载荷(kg) 8,500–9,000(在卡纳维拉尔角发射) 13,150 (在卡纳维拉尔角发射) 22,800
GTO载荷(kg) 3,400 4,850 8,300
成功次数/发射次数比 5/5 14/15[77] 5/5

*猎鹰9 v1.0只用来发射过龙飞船,未使用整流罩。

现役几种主力大型火箭性能一览[编辑]

几种大型运载火箭性能简表(截至2016年11月)
型号 国家/组织 首次发射 发射纬度 起飞重量(吨) 运载能力 重量, 吨 芯级 直径, 米 发射成功率, % (发射总数) 发射价格, 百万美元
近地轨道 地球同步转移轨道 地球静止同步轨道
质子-M运载火箭+微风M上面级  俄羅斯 2001 46° 705 (23) 6.15 3.25 4.35 91%----(76) 80 — 100
阿丽亚娜5型运载火箭ECA  歐盟 2002 780 21 10.7 5,4 98%----(44) 220
天顶-3SL运载火箭  俄羅斯 1999 42° 473 13.7 6.06 2.6 4.15 85%----(41) 80
德尔塔-4运载火箭重型  美國 2004 35° 和 28° 732 (28.3) 14 (6.57) 5 86%----(7) 265
德尔塔-4运载火箭中型+(5.4)  美國 2009 35° 和 28° 399 13.5 5.5 3.12 5 100%---(4) 170
宇宙神5型运载火箭551  美國 2006 35° 和 28° 541 18.8 6.86 3.90 5.4 100%---(4) 190
宇宙神5型运载火箭521  美國 2003 35° 和 28° 419 13.49 4.88 2.63 5.4 100%---(2) 160
獵鷹9號運載火箭FT  美國 2015 35° 和 28° 549 22.8 8.3 3.7 100%---(8) 62
H-IIB运载火箭  日本 2009 30° 531 19 8 5.2 100%---(4) 182
H-2A运载火箭204  日本 2006 30° 445 (15) 6 2.3 4 100%---(1) 170
长征五号运载火箭  中国 2016 19° 878.566 (32) 14 5 100%---(1)
长征五号运载火箭+远征二号上面级  中国 2016 19° (32) 14 5.1 5 100%---(1)
长征五号乙运载火箭  中国 2017 19° 837.5 25 5 --%---(0)
长征三号乙火箭改進Ⅱ型  中国 2007 28° 459 12 5.5 (2) 3.35 100%----(15) 50-70

參見[编辑]

外部連結[编辑]

參考文獻[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Capabilities & Services. SpaceX. [28 September 2013]. 
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备注[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 一枚火箭及其载荷在为发射前的静态点火测试作准备时被摧毁[5],因此不计为失败。