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SpaceX的新玩具——火箭回收机器人简介和猜想

时间:2017年03月30日 信息来源:航天爱好者 点击: 【字体:

OFweek机器人网讯:首枚重复利用的猎鹰9火箭静态点火已经顺利完成,SES-10发射正式瞄准北京时间3月31日(本周五)清晨六点,当日天气70%概率允许发射。主页菌想说:这一天,终于来了!

虽然静态点火的时长很短,但对确定最终发射日期至关重要,除了猎鹰9之外,还有哪款现役运载火箭有静态点火这一步骤呢?知道答案的可以留言。

SpaceX是一家很倒霉的航天公司,几乎一天到晚24小时的被无数网友滚动关注着,任何微小的变动和创新都会被网友们挖出来公之于众,当然那些惨烈的事故也经常刷爆媒体圈。而之前媒体一直盛传SpaceX正在研发一款用于海上回收操作的“机器人”,并将在此次复用发射中首次投入使用,而网友则根据传言制作了相应的三维图。

网友之前根据传闻制作的想象图,没想到和最终实物十分吻合

而网友对这个机器人的作用猜测也是众说纷纭,有的说是着陆后放倒火箭的,有的说是直接抓住着陆火箭的,有的说是给火箭重新加注燃料让他飞回发射场地的。然而随着两周前一张无人回收驳船上的航拍图的曝光,这款机器人的真身终于曝光。

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可以看出此时该机器人(或者叫回收支持器也可以)正在甲板上进行紧张调试

综合目前各方消息,可能会让网友失望了,目前这个机器人的实际作用归结起来很简单——代替以往的复杂笨拙的箭体固定方式,提供一种快速的箭体固定和拆除模式,防止火箭在回收后和返港期间因为甲板的横纵摇动而滑落海中。

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由于每次海上回收的火箭落点是不固定的,所以固定装置必须具备在任意位置都能够工作的能力,这是NSF论坛的落点竞猜,有兴趣的可以去参加一下,不过估计好位置已经都没了

在以往发射中,一旦火箭平稳降落,首先要确保发动机彻底熄火,没有燃料持续外泄,然后有可能需要排空部分燃料(此步骤未经官方证实),然后在另一艘工作船上的工作人员登上回收驳船,冒险(此时火箭仍存在倾翻、滑动或剩余燃料仍未排空的风险)手动安装四个固定结构(猜测包含带有缓冲装置的液压缸、拉力计),然后将固定结构就地焊接在甲板上,这时火箭才与驳船可靠连接,可以承受接下来几天的返航过程中所面临的未知风浪。

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以往人工固定火箭的方式,红圈处为OctaWeb结构上的吊耳结构,OctaWeb作为整个猎鹰9火箭一级的主承力结构,拽住了这四个吊耳就相当于擒住了整枚火箭,而这四个固定机构都是工作人员冒险登船手动焊接至甲板上的

然而,在有了这款机器人之后,工作流程变成了这样的,首先机器人隐藏在驳船甲板的一角,即可倾转的挡焰板后方,然后驳船出港,到达指定回收位置,接下来火箭照常发射和降落至驳船上。

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火箭着陆稳定后,机器人从挡焰板后方移动出来,此图中机器人出现时机有些过早,不过不影响理解

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可以倾斜打开的挡焰板实物,火箭发动机关机前机器人就藏在这里“避风”

火箭落船后稳定后,挡焰板打开,机器人在工作人员遥控下开始向火箭正下方移动。

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其实在不停摇晃的驳船上对准四只吊耳也是个技术活

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四个“擎天柱”(网友起名)正在测试,可以清晰看到每个固定臂有两个液压缸

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火箭吊耳,和OctaWeb承力结构是一体的

当四只“擎天柱”固定臂大致对准OctaWeb结构的吊耳之后开始连接操作,在连接完成后机器人可能会通过电磁铁吸附在甲板上,这样就间接也使火箭固定在了甲板上。当然也有网友认为有其他方式固定,或者是根本无需固定。当然这还要SpaceX自己出来解释了。

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总的来说,网友针对这款机器人还有些“脑洞大开”的构想,当然很多都是不错的想法,只不过在这款“擎天柱一代”上显然还不能实现:

首先,这款机器人显然不具备在甲板上放倒火箭的能力,所以除了固定方式不同,一切和以往回收不存在本质区别。

第二,该款机器人目前也不具备加注和简易发射架的能力,所以SpaceX构想中的着陆—加注—飞回着陆场显然暂时还无法实现。

第三,即使使用了这款机器人,暂时也无法做到全无人回收,因为工作船Go Quest已经出发了。

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以后这火箭下面就要坐个机器人了,死死地拽住火箭不让他跑了

那么,肯定有人要问了,那这个机器人这也不行那也不行,究竟有什么卵用呢?笔者认为作用主要体现在以下几个方面:

大幅度缩短了箭体着陆到箭体固定之间的时间间隔,防止这个无固定空窗期发生意外

由于省却了焊接操作,降低了对驳船甲板的损伤

减少了驳船维护和火箭到港卸船的工作量,可以面对未来更加密集的发射业务

提高了回收工作的安全性,甚至理论上免去了工人登上回收驳船的必要性

很多人肯定会说,这玩意算不上什么颠覆性的发明,最多只不过是为回收锦上添花而已。不过要知道,第一次海上回收成功距今仅仅不到一年,之前由于回收本身都是相当高难度的尝试,回收后甲板和火箭会是什么状态都悬而未决,所以在流程上的并没有足够的时间和精力做出优化,只是能够回收就已经万幸。但是在首次海上回收成功时隔一年后的今天,SpaceX已经基本摸清了海上回收的流程和相关受损情况,逐步改进了回收驳船,同时优化了驳船靠港后的装卸流程,所以这个机器人在这种诉求下应运而生。

SpaceX的最终设计目标是设计一款可“快速完全复用”的运载火箭,但这要分成两个部分,一半是“快速复用”,一半是“完全复用”,蓝色起源凭借BE-3发动机和亚轨道的“新谢泼德号”的成功,在快速复用上向前走了一步。

请注意对比两家回收船的区别

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蓝色起源采用的是一艘货轮改装船,财大气粗

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而SpaceX是一个安装了4台“保位发动机”(station-keeping engines)的无人平台船(autonomous spaceport drone ship )

可以说,两家的回收思路虽然“大同”,但是仍然有“小异”,这实质上是象征着整个VTVL思路的火箭回收和复用仍然处在一个逐渐摸索和成熟的过程中,百花齐放和百家争鸣是这个阶段的固有特征,谈所谓的“标准”或许为时过早。比如这款机器人的诞生只不过是SpaceX快速迭代改进的又一次展示而已,后续还有什么大的或者小的改进也未可知。

所以文末说一段可能要挨骂的话,任何新兴技术领域,标准制定的话语权必然来自于技术实力和市场占有率,就像比亚迪和特斯拉如果没有电动汽车领域的领先成就,肯定不会有机会出现在电动汽车充电国标制定的会议上;华为如果没有大量关键专利和过硬的研发实力,5G标准的制定上也肯定轮不到他说话。所以说,如果想制定回收火箭的“标准”,那就请拿些实打实的东西出来证明一下,我想这个要求应该不算过分。


(作者:佚名)
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