电子火箭的梦想与现实:一箭十星,火箭回收,金星之旅

今天,电子火箭打出第15发,一箭十星,补偿性发射今年7月5日一箭折戟的部分替代卫星。并且距离测试一级火箭空中擒获回收,仅隔一次发射。发射速览发射时间:新西兰时间10月29日10:21,北京时间10月29日5:21发射地点:新西兰北岛玛西亚半岛,火箭实验室私营发射中心1号发射台(LC-1A),南半球唯一航天发射场动用火箭:第15枚电子火箭任务昵称:In Focus(聚焦),是在向此次搭载的10颗地球观测卫星致敬部署卫星:一箭十星,美国行星实验室9颗超级鸽子、日本佳能1颗,这是今年7月5日电子火箭一箭折戟之后部署的替代卫星。因此这次任务也属于补偿性发射。
为何取名电子火箭?电子火箭箭高只有17米(比中国民营火箭朱雀一号、OS-M1还矮两米,不过这是液体燃料火箭)。直径1.2米,2~3级模式,第一级使用9台卢瑟福发动机,第二级使用1台卢瑟福发动机、第三级/上面级使用1台居里发动机,采用无毒环保燃料。浑身漆黑、采用碳黑复合材料的这枚小型液体燃料火箭,名叫电子火箭(Electron rocket),其实并不是什么纯电驱动火箭,还是最主流最成熟的传统化学动力火箭——以煤油、液氧为燃料推进剂(从土星五号到猎鹰系列火箭都使用)。之所以取名电子火箭,除了够酷够炫,是个噱头外,最主要是因为火箭发动机的涡轮泵,没采用传统燃气驱动,而是电动机驱动。我们知道,传统火箭发动机是利用燃气发生器产生的高温、高压燃气,作为工质驱动涡轮旋转,带动推进剂泵旋转,实现推进剂增压。而电子火箭发动机并没有采用这套复杂装置,使用的是电动机带动推进剂泵旋转,从而实现燃料推进剂增压。电子火箭发动机所有主要部件均采用3D打印制造,这样做的好处更加突出:降低系统复杂度,提升控制灵活度,简化制造环节,实现快速量产。快速响应、高频发射、超低价位,一直是新锐发射商火箭实验室的「初心」。
发射过程这次任务原定10月22日尝试发射,却因供氧传感器出现异常读数,导致一直延期到今天。新西兰当地时间10月29日上午10点21分27秒,也是北京时间29日早上5点21分27秒,第15枚电子火箭从新西兰北岛发射场开始升空,9台卢瑟福发动机轰隆一声启动,将这枚17米高火箭送上阴云密布的天空。9台煤油燃料的主发动机为电子火箭提供超过5万磅的推力(23吨力),让小火箭穿过灰蒙蒙的阴云,一路向南飞越太平洋,升空2.5分钟后一级火箭关闭、弃用。紧接着二级单台卢瑟福发动机点火,继续向太阳同步轨道飞行。片刻之后,保护10颗卫星的整流罩分离、抛弃。在发射升空近7分钟后,二级火箭用完一组电池,接着发动机切换到一组新电池,继续为涡轮泵提供动力。升空9分钟后,第二级发动机关闭,启动电子火箭上面级(自家称Kick stage)的发动机(1台居里发动机)。飞越南极后,单台居里发动机大约点火两分钟,到达一个圆形轨道(500公里高度、赤道倾斜97.5度)。发射升空约一小时后,10颗小卫星进入太阳同步轨道SSO。这意味着昵称为「In Focus 聚焦」的这次任务顺利完成部署。
一箭十星按照火箭实验室惯例,每次发射任务都会取个昵称(任务代号),这次昵称:In Focus(聚焦),向部署的10颗地球观测卫星致敬——美国行星实验室9颗超级鸽子、日本佳能1颗。最大一颗地球成像卫星——日本佳能公司CE-SAT-2B,重量35.5公斤,属于佳能旗下的第三颗微型卫星。在此之前,2017年使用印度PSLV火箭发射第一颗演示类地球成像卫星。第二颗名为CE-SAT-1B微型卫星,今年7月5日搭载电子火箭第13次发射被摧毁。该卫星重67公斤,呈立方体状,比迷你冰箱稍大一些。也比这次成功部署的CE-SAT-2B重一倍。这颗卫星CE-SAT-2B携带三款相机,包括可进行夜晚拍摄的超高灵敏度中型相机、无反光镜相机、紧凑型数码相机,用于轨道演示。9颗超级鸽子地球成像卫星——SuperDoves(超级鸽子)是Planet美国行星实验室拥有的微型地球观测卫星,属于中级分辨率鸽子星座的高级版本,每颗只有鞋盒大小。7月5日发射失败导致摧毁5颗超级鸽子,这次成功部署了10颗。Planet总部位于旧金山,目前运营着120多颗地球观测卫星,每天更新一次全球所有陆地成像数据,为政府企业提供最新变化特征的新鲜数据。
火箭回收测试不远了这次发射是火箭实验室今年第5次发射、总计第15次发射电子火箭。距离第17次发射电子火箭——开始测试一级火箭回收,仅隔一次发射。预计今年底前尝试火箭回收新路径。由于电子火箭属于小型火箭(全高17米,重12.5吨),不具备像猎鹰火箭那样的垂直回收条件(返航时无法携带足够量的推进剂、箭体与质量过小飞行姿态控制难度过大,不适合垂直降落),只能另辟蹊径,采用伞式降落+直升机空中擒获模式,当箭体从8倍音速降至1%音速时,采用直升机空中抓捕一级火箭,直至带到回收船。电子火箭目前发射价最多600万美元,如果能够实现一级火箭回收,将会进一步降低发射成本。顺便提一下,这次发射还让火箭实验室成为2020年美国目前发射量排名第二的发射商——第一名SpaceX19发,第二名火箭实验室5发,第三名ULA4发,第四名诺斯罗普·格鲁曼2发,并列垫底的维珍轨道、阿斯特拉各1发,但均失败。截至北京时间10月29日,全球今年总计航天发射85次:??美国32发(3发失败)、??中国31发(4发失败)、??俄罗斯12发、??欧盟4发、??日本3发、??伊朗2发(1发失败)、??以色列1发。
电子火箭现已总计发射15次,13次成功,2次失败:2017年5月第一次因地面通信故障导致发射失败,2020年7月5日第二次失败,由于一根导电连接故障而折戟天空。火箭实验室一箭折戟,全球今年第5发告败
小版SpaceX火箭实验室(Rocket Lab)总部位于美国加州、首个发射基地选址南半球、第二发射基地选址美国本土的新锐火箭公司,100%拥有新西兰子公司。2006年由创始人彼得·贝克在新西兰创立,后迁至美国加州亨廷顿海滩,现有员工500+。每次发射都会列入美国发射成绩单,而不是新西兰。这如同俄罗斯在哈萨克斯坦拜科努尔发射、欧洲阿丽亚娜太空公司在圭亚那发射一样,不以发射所在地国别、以发射商归属国计入。目前拥有两款运载火箭:轨道级主力箭电子火箭、探空火箭ātea(毛利语太空)。拥有两处发射场、三个发射位:新西兰北岛玛西亚半岛的火箭实验室发射综合体1(LC-1A、1B)、美国弗吉尼亚州NASA瓦勒普斯飞行基地发射综合体2(也称中大西洋区域航天发射港MARS LC-2,预计今年底前投入使用)。作为新锐发射商,火箭实验室异军突起的最大亮点是超低价位。电子火箭发射价:570万~600万美元。近地轨道运力:150~225公斤。最多可以将225公斤有效载荷送入500公里的太阳同步轨道。对于部署小微卫星/航天器来说,足够用了。这跟动辄数千万、上亿美元发射价的主流火箭比起来,很明显具有价格优势。即使跟太空快递一哥SpaceX相比,也不逊。SpaceX与中间商合作推出微小卫星拼车模式,就像组团包机那样一起搭乘发射,每公斤发射价可以做到最低。但对于卫星运营商来说,却受限很大。比如发射时间、组团周期、部署条件、轨道要求等,都得受制于人。与这种成规模拼车模式相反,电子火箭能够提供专属、高效、相对低价、快速响应的一整套发射服务。因此圈内相当多人都看好这家发射商,最有潜质成为「小微卫星发射市场的SpaceX」。两个SpaceX终于正面交锋,近身拼杀小微卫星市场
金星探索之旅创立14年的火箭实验室总投资1.8亿美元,研发费近1亿美元,现已发射15次……还在追逐更大梦想,开启金星探索之旅。今年9月14日,寻找地外生命传出大消息,科学家在金星大气层中发现磷化氢,为人类突破性发现地外生命(微生物)提供一种积极信号。随后不久,该公司创始人彼得·贝克蹭热度似的宣布,火箭实验室计划最早2023年开启一次金星探测之旅,采用电子火箭+光子卫星平台,向金星大气层发射一组小型探测器。迄今为止电子火箭最高轨道任务只超过1000公里,还未飞出地球轨道。到目前为止,金星探测之旅还只是一个计划,没有更多细节。这是一个非官方的星际探测计划,没有NASA这样的官方机构参与。要知道,在行星探测早期,金星就是一个热门目的地,仅在1962~1985年美苏曾经发射过20次金星探测任务,截至目前总计有57次任务、48个探测器尝试探测水星,多数以飞掠为主,样品采集为0。目前仅有日本破晓号金星气候轨道器正在探测,欧日联手首个水星探测器贝皮·科伦坡号飞掠金星探测。对于金星探测历史和现状,贝克坦然以对:这次探测不能保证直接发现金星大气里有生命,也不能保证火箭实验室计划就能实现突破性发现。无论最终科学回报是什么,这次任务都可能是金星探测游戏规则的改变者。生命不息,追求不止。谜底就那儿,只等揭晓。寻找外星生命的重大发现,这一次来自金星,不是火星

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