SpaceX可重複使用發射系統為什麼不使用降落傘?

花落♡KicaZ莫相離


這其實是馬一龍的太空探索技術公司的技術取捨問題,或者說多少代表了馬一龍自己或者背後金主的喜好。

實際上無論是傘降回收還是反推火箭回收,以NASA的技術儲備而言都是相對成熟的,有所不同的是二者各有優劣。以傘降回收而言,優勢是技術難度相對較低且結構較為簡單,只需要突破大型降落傘研發裝備及海上回收技術即可,且之前已有航天飛機軌道器的入軌固體助推器的技術應用,如果太空探索技術公司想要這些技術的話,依託其與NASA的良好合作關係,實際上獲得毫無難度;而以反推火箭回收技術來講,優勢是回收精確度較高,回收階段對於火箭的質量控制比較容易把握,而且對於有較為深厚的直接力控制技術儲備(比如薩德與GBI攔截彈上使用的KKV彈頭)的美軍、NASA來說,反推火箭技術同樣也並不是什麼難以逾越的高峰。

不過,這兩種技術也各有劣勢,大型降落傘的回收技術濺落速度大(高達30m/s),因此只能在海上濺落,且濺落時難以保證箭體結構完整,必須經過複雜的重新檢修程序才能複用,代價太高,說是複用其實是“偽複用”;而反推火箭回收技術雖然大大簡化了複用程序,但是需要火箭部分燃料用於著陸,實際上增加了火箭的死重,相應的就減少了任務載荷。總而言之,這兩種火箭回收技術到底用哪一種,實際上是完全取決於伊隆馬斯克自己怎麼想的。

對於“鋼鐵俠”的這一有著濃厚商業背景的太空探索公司來講,其經營與運行一方面充分體現出了資本的邏輯,在項目管理與成本控制上做的較好;而另一方面又充分體現出了現代企業對於企業形象與公共關係的看重。從資本邏輯的角度來講,Space-X對於火箭複用的要求較高,對於靠降落傘濺落、掉海里再拉回來檢修、說是複用其實沒法複用的代價怕是難以接受;從公關角度來講,降落傘這種東西怎麼可能有火箭垂直降落給公眾的感覺來的震撼。因此綜合起來考慮,馬一龍最後果斷選擇了火箭垂直降落的複用模式,而且從目前的情況來看,這一技術路線相對成功,而且很有可能引發近地空間探測的新一輪入軌能力的革命。值得我們繼續觀察。


軍武次位面


運載火箭傘降回收技術其實已經非常成熟了,美國、俄羅斯都已經進行了大量實驗,尤其是美國航天飛機的助推器的傘降回收,100多次全部成功,基本不存在技術上的問題。作為SPACEX這樣的商業公司,完全可以採用傘降回收來減小技術風險,但馬斯克是一個冒險家,他想顛覆目前世界商業火箭發射的格局,因此,不會選擇前人的道路循規蹈矩,而是另起爐灶搞了一套垂直降落的方案,技術難度非常高,完全是摸著石頭過河,沒有多少成熟經驗可以借鑑,這點上確實值得敬佩。

從技術上來看,垂直降落的方案肯定要更先進,最大的優點就是落點精度較高。因為目前各國追求的都已經不僅僅是火箭回收,而是可控精確回收,傘降回收過程中,受氣流影響擾動非常大,精確最多能達到100米級別,已經非常不容易了,火箭助推器著陸時,為了防止著陸失敗,都需要開闢一個安全區,疏散方圓幾公里的群眾,而當著陸精度下降時,就需要這個安全區域的面積會極具增大,從而增加成本。

而且傘降回收時,著陸瞬間的速度也是非常大的,國內外的大量試驗表明,最好也只能將速度控制在27米/秒,這個速度在海上降落時還行,可以保證火箭的安全,在陸地上就完全不行了,還需要給火箭額外安裝一套氣囊或反推發動機作為緩衝手段,無疑增加重量,佔用了寶貴的載荷。


兵工科技


SpaceX作為世界上唯一的一家可以自己生產航天飛行器的私人公司,其公司的科技程度甚至已經超過很多國家政府的航天部門,之前SpaceX就實現了垂直起降,比如在網上瘋狂傳播的“螞蚱”火箭,在平地上直接起飛之後,在達到一定高度的時候,直接垂直下降,落回原點。

現在各國的火箭的回收幾乎都是運用的降落傘回收,這種回收方式最大的優點就是成本低,而且比較實用,實現的難度也比較低。所以通過降落傘回收是現在世界上最通用的方法,我國的神州系列也是用的這個方法。但是這種方法的缺點也很明顯,玩過極限運動的都知道,在高空中降落的時候,雖然有降落傘減速,但是從那麼高的地方降落,在落地的一瞬間如果處理不當,很容易就會受傷,所以說即使有降落傘落地的時候衝擊力還是非常大的。當然這只是人為載物,如果火箭為載物就是不一樣的了。

當然除此之外,用降落傘很難控制降落點,因為要受到很多環境因素和突發因素的影響,所以很難控制。而且現在大部分的回收都是在海上進行的,一是減少火箭收到損害,二是海上面積大,不易造成無辜的傷害。SpaceX的這個想法是為了未來考慮,是為未來外太空探索考慮。


水鏡曉先生


一級火箭回收的目的主要是為了降低成本,而回收成本的很大一部分是回收場的設置和組織。降落傘最大的缺點是軌跡不可控,受天氣現象影響很大。這需要一個很大的回收場地,並部署足夠的人員和裝備,才能不管它落在哪裡,都能及時趕到加以回收。

同時,要為這樣的飛行部件提供充分的減速能力,所需要的降落傘本身也相當複雜,成本很高,也很難重複使用,還有一定的失靈風險。整個系統算下來重量也不算太輕。

過去偵察衛星的膠片艙,以及載人飛船的返回艙採用降落傘回收,有當時的姿控火箭技術不夠先進的原因,也有人能夠承受的過載更有限的原因,還因為它們都是高價值部件,可以說是整個航天器系統最重要的部分,值得花一些成本去等,去找,去撈。但其實它們如果能落點更準確,也是省很大勁的。現在返回艙也已經部分應用了火箭減速,只是限於落地前一瞬。

另外,對運載火箭來說,利用小火箭進行姿態控制本身也是發射時越來越多采用的手段,其主發動機的多次點火和推力控制也是上升段要用到的技術,這方面的研發和製造投資已經花了,而用火箭回收第一級殼體,無非是這個過程的反向利用,從效費比的角度還是很聰明的。

這種技術的可靠性還是過關的,因而SpaceX公司為充分降低成本,寧願在一開始冒火箭傾倒的風險,也要採用垂直降落在回收平臺上的設計,都是為了使它最省錢,最快地回收,以便重新投入使用。


吳戈


這次著陸的兩枚火箭到底有多大呢?

來看這張照片,

簡直就是兩座摩天樓飛了回來~~



這麼大,你說怎麼使用降落傘!

讓大家看一下動態回收視頻,

回收火箭比發射升空更具科幻感……

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三十七度報告


其實這種問題我們這些搞機電的就知道了,很清楚的事實是說,這麼重的東西,通過降落傘加速度掉下來,基本上裡面的損耗是非常大的,隱患也是非常大的。看起來好像是比較完整,殼體被地面的石頭撞進去一點,你根本說不上裡面有多少洩漏和損失,包括由於震動導致各種高精度傳感器及電路電控元件的損壞,檢查漏點和修復的費用,包括將來再次發射的風險遠遠高於回收這沒火箭的本身。這一點不是機電行業的人真的不清楚,我覺得這是為什麼火箭必須是平穩降落回收,才靠譜的最根本問題。

以前的人類不傻,傳統火箭為什麼不綁一個降落傘回收,因為掉下來以後,且不說路程遠近,人類技術足夠能到世界的各個地方,但是後期的隱患相當大相當不靠譜,特別是這種航天機械。


暖通空調資深顧問


你理解牛頓三定律就不會這麼想了。發射出去的火箭是拋物線飛行,一旦一級發動機燃料耗盡,但它仍具備一定的動能,如果沒有動力系統改變它的運行軌跡,它可能會在離發射場很遠的距離降落地面,造成回收困難。

其次,一級火箭飛出大氣層,返回接近大氣稠密區的速度是3-4倍音速。高於這個高度開傘,沒有空氣阻力,無效。在這個高度開傘,速度太快,摩擦力還有加速度,對降落傘材質是一種考驗。低於這個高度開傘,沒有姿態控制發動機,火箭可能會被燒燬,並且速度太快,打開降落傘來不及減速。

都是理論和個人理解,沒有實踐,有說錯的地方請糾正。


手機用戶6637521768


Space X 成功的秘訣是什麼?成本控制。使用火箭助推回收前期研發成本和使用成本看似都比降落傘高,但是實際上火箭助推有降落傘比不了的優勢。

由於天空中的天氣情況只受老天爺控制且無法準確預測,降落傘回收首選只能把落點控制在一定範圍內,也就是說在一定範圍內落點根本不可控,有可能高空一陣微風火箭就多飄幾公里。我國每次載人航天回收任務都需要劃定幾百平方公里的著陸區和準備發了大量的回收人員和直升機等裝備,當然那是接宇航員,回收火箭沒有那麼誇張,但這方面成本也小不了。

再次降落傘回收並不能像火箭助推那樣把著陸時對地速度減為接近於零。用了降落傘還是要砸一下,這一砸有可能就是幾百萬美元。如果為了減速提早開傘時間和增大傘的阻力的話,就意味著更長的下落時間和更遠的水平飛行距離以及這導致的更多不可控因素。而火箭助推就只需要在選好的著陸點等著就好了。

火箭助推回收雖然前期研發和試驗的成本相對高,但技術成熟以後長期使用的成本就會遠低於降落傘而可靠性卻遠高於降落傘,事實證明,對於SpaceX來說,現在的選擇絕對是一個更有遠見的正確選擇。


ChristoHL


用降落傘,優點是重量輕,成本低,技術可靠,風險低,燃料可以更充分地利用,用於載荷發射。缺點是精度低,落地時速度大,可能對火箭損失更大。而用反推火箭,優點是著陸精度高,著陸時速度小,對火箭傷害更小。確缺點是燃料要浪費一部分,不能全部用於發射。風險大,比較一臺發動機,隨便哪個零件壞掉都會導致火箭直接咋到地面粉身碎骨。


備份17


個人覺得降落傘的回收方式部分可行,但是侷限很大,因為無法估計會降落在哪裡,總不能滿世界的尋找掉落的設備,另外降落傘降落還是會有速度,可能損壞設備。最後,spacex這種降落技術以後完全可以用在月球,火星等地方,如果沒有風的阻力等,降落傘是沒用的


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