SpaceX释出2020全球第一发,颇有深意

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2020年全球第一发,也是下一个10年(21世纪20年代)第一发——颇具象征意义的落定SpaceX手中。

今天1月7日,SpaceX释出第二枚一箭四飞火箭,开启今年部署高频部署星链卫星的第一发。

这次发射很有看头:诞生第二枚一箭四飞火箭;第48次成功回收火箭,第29次成功海上回收火箭;部署第二批1.0版60颗星链卫星,为今年高频发射打个开门红。

每次SpaceX发射既是航技展演,又是视觉大赏。精湛科技与炫丽美学的完美演绎……

发射速览

发射时间: 美国东部时间1月6日21:19,北京时间1月7日10:19。发射窗口期持续20分钟,第一时间点顺利升空。

发射地点: 佛州卡纳维拉尔角空军基地40号发射位,这也是货运龙飞船的发射主场,最近SpaceX已经连续第6次使用该发射位。

运载火箭: 一枚复用猎鹰9号B5火箭(芯级编号B1049.4),这是SpaceX第2枚一箭四飞火箭。

发射任务: (Starlink-3)第二次部署1.0版星链卫星(如果加上去年5月部署0.9版星链,这是第三次部署60颗星链)。

全球第一发

这次发射同样是一再推迟的产物。从2019年11月一直后移至2020年年初。

就在几天前,中国航天科技集团有望抢得头筹,计划稍早时间(1月5日至7日)在西昌发射长征三号乙型火箭(CZ-3B/Y62,这也是组装时间最短的一枚长征三号火箭),结果稍晚一步,预计13小时后发射升空。

作为太空快递一哥SpaceX,现已拿下2020年、2018年、2015年的第一发。而中国航天科技集团凭借长三乙,最近六年拿下过2019年、2017年、2016年的开门红。3:3 平分秋色。

有趣的是,这次发射任务期间马斯克本人并没有坐镇主场,而是亲临中国上海参加「更重要的特斯拉活动」,Model 3交付与Model Y启动仪式。可见他一百个放心。

发射过程

T+00:00——火箭升空

T+01:00——火箭达到1马赫

T+01:13——火箭达到Max Q(最大空气动压值)

T+02:36——一二级火箭分离

T+02:43——二级火箭首次点火

T+03:24——整流罩展开抛离

T+06:41——一级火箭发动机再入点火

T+08:24——一级火箭垂直着陆海上平台

T+08:49——二级火箭真空发动机关闭

T+45:00——网捕船树女士开始尝试网捕半个整流罩,未能成功

T+45:10——二级火箭发动机再次点火

T+45:12——二级火箭发动机再次关闭

T+01:01:03——部署60颗星链卫星

诞生第2枚一箭四飞火箭

这次任务动用的复用火箭属于一箭四飞,即同一枚火箭第四次发射、回收。

这枚芯级编号为B1049.4的猎鹰9号B5型火箭,战绩卓著——

2018年9月10日首飞,部署全球第4大卫星服务商、加拿大最大通讯运营商Telesat旗下第3颗高通量通讯卫星(Telstar 18V)。

2019年5月24日,这枚火箭第三飞,一箭60星,顺溜部署0.9版60颗星链卫星。

2020年1月7日今天,这枚火箭漂亮完成第四飞,部署第二批1.0版星链。

请记住这枚火箭编号B10549,不久的将来还会变成B1059.5、B1056.6……现役猎鹰9号B5火箭最多可使用10次。

截至目前,SpaceX已有3枚火箭实现一箭三飞(B1046.3、B1047.3、B1056.3);2枚火箭创造一箭四飞(B1048.4、B1049.4);17枚火箭完成一箭双飞。

航天复用路,越走越高阶。

第48次成功回收火箭

第29次海上回收火箭

这次发射主要任务是部署星链卫星,次级任务就是火箭回收。

SpaceX再显拿手绝活,海上平台回收火箭再度上演——当发射升空约8分24秒,一级火箭从天而降稳稳着陆在海上平台上,纯熟技术,没有悬念。

这枚箭高40米、重达约28吨的一级火箭,以5倍客机巡航速度降到客机巡航速度,再从高铁速度降至成人快走速度,直到稳稳降落在比标准足球场小一号的无人海上平台上——这种难度相当于让一支铅笔飞过帝国大厦头顶之后,再精准垂直落到只有鞋盒大小的着陆点,全程都是由自动模式完成的。

OCISLY(当然我还爱着你)依然担纲海上平台,这次距离陆地628公里海域迎接火箭着陆的。

SpaceX最远一次火箭回收,是在2019年4月12日重鹰第二飞创下的(970公里)。6月25日重鹰第三飞挑战最远海上回收(1240公里),结果失败。

今天这一幕再度刷新回收纪录:成为SpaceX第48次成功演绎火箭回收、第29次海上回收火箭、大西洋海上平台OCISLY(当然我还爱着你)第23次喜迎回收火箭。

在火箭回收与复用领域,SpaceX不仅遥遥领先,而且娴熟精湛。其他发射商只能望箭兴叹。

树女士单枪匹马尝试网捕

这次任务尽管尝试网捕整流罩,但派出的是树女士单枪匹马去尝试,首席女士因上次任务支架受损,没有参与。

发射升空45分钟后,树女士开始尝试空中网捕,不过没能重演去年好运气,未能成功捕获一半整流罩。

2019年6月25日第三枚重鹰火箭发射之际,由原【史蒂文先生】改造升级的树女士网捕船,首次大显身手,破天荒地成功网捕半个整流罩,这是经过16个月不断尝试失败与技术迭代之后,SpaceX创造出来航天史上的新奇迹。

2019年第三季度,SpaceX迅速改造一艘回收船,为GO船队新添一艘整流罩网捕船,名叫首席女士Ms. Chief(女酋长),作为树女士Ms. Tree的姊妹船。这艘新添的网捕船,与树女士大小尺寸、功能配置基本一样。

原定双十一发射首批1.0版星链任务时上演双网拦截网捕,但在发射前最后几小时放弃了。原因是考虑海浪增强,网捕难度过大。

这背后绝不是简单节省300万美元(半个整流罩)的成功回收,最重要的这可是全球航天创新性技术突破,人类宇航史上前所未有地回收整流罩!为今后环保无害化的航天发展趋势开山劈路,指明路径。

不管怎样,不久的将来我们想必会一睹那一幕——首次双船网捕一对整流罩,双网打尽,大获全胜!貌似推开魔幻世界,成全历史性创举。

比首批高出10公里

次要任务是成功回收火箭,第一任务则是精准达到预定轨道,部署60颗星链卫星。

当发射升空1小时1分钟后,二级火箭进入290公里圆形轨道(这比上次部署星链280公里,高出10公里),释放这批星链卫星。60颗卫星嵌在一个方形分配器上,透过卫星分配器旋转顺次弹射释放——以便让卫星保持安全距离(最短间距90公里),全过程缓慢有序。

之后60颗卫星展开单翼太阳能阵列,启动造价便宜、推力偏低的氪离子推进器,从290公里逐渐爬升到350公里高度。再经过SpaceX卫星运维团队测试检查无误后,继续缓慢爬升到550公里的最终轨道。

因为一直遭受「星空污染」批评,这批星链除了在底部进行试验性喷涂黑漆外,还在观测角度上做出优化调整。入轨后卫星将会转向最小地面观测角度,尽量减少观测面。

发射质量排名第二

这次部署的第二批1.0版星链,与去年双十一部署首批有点不同,发射总质量减少了200公斤,总质量15400公斤。首批星链总质量15600公斤。(0.9版卫星每颗重227公斤,60颗总重13620公斤)

也就是说,这次卫星总发射质量达15.4吨,成为猎鹰火箭部署有效载荷总质量排名第二的任务。

SpaceX历次发射清单中,最大有效载荷TOP3排行:2019.11.11发射首批1.0版星链(15.6吨);2020.1.7发射第二批1.0版星链(15.4吨);2019.5.24发射0.9版星链(13.6吨)。

猎鹰9号B5火箭设计运力——近地轨道LEO最大运力22.8吨;地球同步转移轨道GTO最大运力8.3吨。目前为止发射最重GTO有效载荷超过7吨(2018.7.22部署Telstar 19V)。

正在开发的下一代发射系统:超重鹰+星舰,近地轨道LEO运力高达150吨(目前全球航天总运力500吨左右,其中一半是由SpaceX完成的)。因此不难想象,一旦投入使用超级箭船,必将颠覆整个太空运输业。

2019年双十一部署首批1.0版星链(Starlink-1),已经让SpaceX一跃成为全球第二大卫星拥有者,在轨运行星链卫星117颗,这一数量甚至超过了美国宇航局、美国空军、铱星等。

这次又是一次性部署60颗星链卫星,再加上之前117颗,预计未来几周后将会运行177颗星链卫星,SpaceX一举成为全球最大卫星运营商。

去年晚些时候,根据非盈利组织太空基金会(Space Foundation)的说法,全球最大卫星拥有者是行星实验室Planet Labs:197颗。但根据今年初最新统计数据显示,目前卫星拥有量全球排名已经更新:

SpaceX: 177颗星链卫星

行星实验室Planet Labs :140颗(120颗纳米卫星、20颗地球观测卫星)

欧洲卫星组织SES :75颗商业通信卫星

全年部署24批星链

按照目前计划,2020年1月中旬、下旬,SpaceX还将部署两批星链:第三批(Starlink-3)、第四批(Starlink-4),到时候在轨运行星链卫星有望高达297颗。

如果再加上SpaceX总裁兼首席运营官格温·肖特维尔兑现之前豪言:2020年平均每月两批、全年部署24批星链,到2020年底,在轨运行星链卫星最高多达1617颗(1440+177)。

照此速度,当2020年中期部署至800颗时,星链星座可在北美地区率先提供卫星互联网接入服务,正式启动商用。

按计划到2024年部署完成4425颗,到2027年部署完成7518颗,总量11943颗卫星。如果再加上SpaceX新增30000颗占位卫星的庞大计划,星链总计高达4.2万颗。这可不是简单用「无比夸张、野心勃勃」能够形容的。

事实上,马斯克要的就是先下手为强。毕竟全球范围内如此大投入、高密度的卫星互联网计划(竞争对手包括OneWeb星座、Kuiper柯伊伯星座、ORBCOMM轨道通信星座、Telesat加拿大通信卫星星座等),很可能最终胜出者只有一家。关键看谁先下手,谁先铺货,谁先占位,谁就最可能赢得市场,赢得未来。

马斯克赋予星链星座的定位:打造全球最大卫星星座、全球最大最快的卫星宽带互联网,拥有高密度、全覆盖、高通量、低延迟等突出特点。

资本市场普遍认为,未来星链星座将为该公司带来年收入至少300亿美元,势必成为SpaceX未来最主要的收入来源,当然值得全力以赴。

发射刷新数据

SpaceX总计第86次发射

猎鹰9号火箭总计第78次发射

猎鹰9号B5火箭总计第22次发射

第二枚一箭四飞火箭(B1049.4)

SpaceX位于佛州卡角40号发射位总计第46次发射

2020年全球首次轨道级航天发射

SpaceX第48次成功回收火箭

OCISLY(当然我还爱着你)海上平台第23次成功回收火箭

SpaceX第二次部署1.0版星链卫星(Starlink-2)

本文参考:

SpaceX to kick-start global 2020 launch year with Starlink mission

SpaceX drone ship dodges high seas en route to first rocket landing of 2020

SpaceX test-fires rocket ahead of record-setting Starlink launch

PRELAUNCH PREVIEW – SPACEX | STARLINK-2

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