User:SuAiLUVu/可重複使用發射系統
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可重複使用發射系統是一種可使部分或全部的火箭在發射後返回大氣層並安全著陸以待下次重複使用的發射系統，迄今為止，已經飛行了幾種完全可重複使用的亞軌道系統和部分可重複使用的軌道系統。
到達軌道的第一個可重複使用的運載火箭是太空梭，但它無法實現將發射成本降低到低於消耗性發射系統的目標。SpaceX首席執行官伊隆·馬斯克表示，如果能夠做到像飛機一樣可重複使用的火箭，那麼進入太空的成本將減少多達100倍。[1]
在21世紀，隨著可重複使用的發射系統的興起，商業上的興趣日益濃厚，出現了幾種有源發射器。SpaceX的獵鷹九號具有可重複使用的第一級和太空艙（用於Dragon飛行）和可消耗的第二級，太空飛船公司（The Spaceship CompanySpaceship Company）擁有可重複使用的亞軌道太空飛機（spaceplanes），藍色起源的亞軌道新雪帕德火箭具有可回收的第一級和乘員艙。
載具配置
[编辑]單級入軌（SSTO）方法尚未被證明是可行的，而幾種可部分重用的兩級入軌飛行器正在運行或處於發展的高級階段。
如果將飛機視為運載工具的第一階段，則可以認為從飛機發射的消耗性火箭彈可部分重用。 這種配置的一個例子是諾斯羅普·格魯曼公司的飛馬。
歷史
[编辑]隨著20世紀上半葉發明火箭推進技術，太空旅行成為一種技術可能性。
單級可重複使用的太空飛機的早期想法被證明是不現實的，儘管即使第一批實用火箭運載工具（V-2）也可以到達太空邊緣，但可重複使用的技術卻過於沉重。 另外，許多早期的火箭被開發來運送武器，通過設計不可能重複使用。 通過在垂直發射多級火箭中使用多個消耗級來解決質量效率問題。 可重複使用的第一個階段直到1981年美國航天飛機問世才出現。
現代可重複使用的軌道飛行器包括X-37和Dream Chaser。
20世紀
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美國航空航天局（NASA）在1960年代後期開始了航天飛機的設計過程，其願景是在1970年代使用乘員反激式助推器製造完全可重複使用的航天飛機。 這種設計被證明過於昂貴且無法及時開發，因此該設計被縮減為使用可重複使用的固體火箭助推器和消耗性的外槽。[2][3]實踐證明，航天飛機在其整個生命週期（1981年至2011年）中要比消耗性的發射系統昂貴得多。
1986年，羅納德·裡根總統（Ronald Reagan）呼籲使用噴氣式超燃沖壓發動機國家航空飛機（NASP）/ X-30。 該項目由於嚴重的技術問題而失敗，並於1993年被取消。[4]
在1990年代，麥克唐納·道格拉斯（McDonnell Douglas）Delta Clipper VTOL SSTO提議進入了測試階段。 DC-X原型展示了快速的周轉時間和自動計算機控制功能。
在1990年中期，英國的研究將早期的HOTOL設計演變為前景更為廣闊的Skylon設計，該設計仍在開發中。
從商業角度來說，Rocketplane Kistler和Rotary Rocket試圖在破產之前製造可重複使用的私人開發火箭。
美國宇航局提出了危險的可重用概念，以取代航天飛機技術，這將在X-33和X-34計劃中得到證明，由於成本上升和技術問題，它們在2000年代初均被取消。
21世紀
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Ansari X Prize競賽旨在開發私人亞軌道可重複使用車輛。 許多私營公司與獲勝者Scaled Composites競爭，在兩週的時間內憑藉其可重複使用的SpaceShipOne兩次到達了Kármán線。
2012年，SpaceX開始使用實驗車輛進行飛行測試計劃。 這些後來導致開發了Falcon 9可重複使用的火箭發射器。[5]
2015年11月23日，新謝潑德火箭成為第一架通過卡爾曼線（100 km或62 mi）進入太空的垂直起飛/著陸（VTOL）亞軌道火箭，達到329,839英尺（100,535 m），然後返回 降落傘降落。[6][7] 在協助將11顆Orbcomm OG-2商業衛星送入低地球軌道之後，SpaceX於2015年12月21日實現了可重複使用軌道火箭級的第一次垂直軟著陸。[8]
獵鷹9號第二次飛行是在2017年3月30日進行的。[9]現在，SpaceX通常會恢復並重新使用其第一階段，同時也打算重新使用整流罩。[10]
截至2019年8月，唯一可操作的可重複使用的軌道級發射系統是Falcon 9和Falcon Heavy。 SpaceX還正在開發可完全重用的Starship發射系統。[11]
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可重複使用發射系統列表
[编辑]| 公司 | 載具 | 國家 | 軌道類型 | 狀態 | 備註 |
|---|---|---|---|---|---|
| 藍色起源 | 新雪帕德火箭 | 美國 | 亞軌道 | 原型機 | |
| ISRO | RLV-TD | 印度 | 亞軌道 | 計畫中 | 飛行測試成功[12] |
| 維珍銀河 | 太空船2號 | 美國 | 亞軌道 | 原型機 | |
| SpaceX | 獵鷹九號 | 美國 | 軌道 | 運行中 | 第一級推進器和整流罩可重複使用 |
| SpaceX | 獵鷹重型 | 美國 | 軌道 | 運行中 | 中心與側面推進器和整流罩可重複使用。 |
參考資料
[编辑]- ^ Reusability. [November 20, 2019].
- ^ NASA-CR-195281, "Utilization of the external tanks of the space transportation system"
- ^ STS External Tank Station. Ntrs.nasa.gov. [7 January 2015]. （原始内容存档于7 April 2015）.
- ^ Copper Canyon. www.astronautix.com. [2018-06-08].
- ^
Lindsey, Clark. SpaceX moving quickly towards fly-back first stage
. NewSpace Watch. 2013-03-28 [2013-03-29].
- ^ Blue Origin Makes Historic Reusable Rocket Landing in Epic Test Flight. Calla Cofield (Space.Com). 2015-11-24 [2015-11-25].
- ^ Berger, Eric. Jeff Bezos and Elon Musk spar over gravity of Blue Origin rocket landing. Ars Technica. [25 November 2015].
- ^ SpaceX on Twitter. Twitter.
- ^ SpaceX successfuly launches first recycled rocket – video. Reuters (The Guardian). 31 March 2017.
- ^ https://www.space.com/spacex-reuse-payload-fairing-starlink-launch.html
- ^ Elon Musk. Becoming a Multiplanet Species (video). 68th annual meeting of the International Astronautical Congress in Adelaide, Australia: SpaceX. 29 September 2017 [2017-12-31] –通过YouTube.
- ^ India’s Reusable Launch Vehicle-Technology Demonstrator (RLV-TD), Successfully Flight Tested - ISRO. www.isro.gov.in. [2018-09-24] （英语）.
