SpaceX將”龍”飛船濺落地點移至太平洋以解決碎片墜落問題
明年某個時候,SpaceX 公司將開始將其龍飛船乘員艙和貨運艙送回太平洋,並結束在佛羅裡達海岸的飛船回收工作。這將使SpaceX 公司能夠改變將龍飛船帶回地球的方式,並消除太空船主體部分的碎片可能落在某人身上並造成損害、傷害或死亡的風險,無論這種風險有多小。
SpaceX公司”龍”任務管理總監莎拉-沃克(Sarah Walker)說:”在佛羅裡達州海岸線上飛濺了五年水花之後,我們決定將’龍’回收作業轉回西海岸。”
在過去的幾年裡,土地所有者在他們的土地上發現了數次龍飛船任務的碎片,這些碎片都來自飛船的尾箱,即安裝在太空艙後面的非增壓部分,它正在往返國際太空站的飛行中搭載太空人或貨物。
SpaceX公司的前21次”龍”貨運任務都在洛杉磯西南的太平洋上降落。當升級後的載人版”龍”飛船於2019 年開始飛行時,SpaceX 將降落地點轉移到大西洋和墨西哥灣,以便更靠近該公司在佛羅裡達州卡納維拉爾角的整修和發射設施。在佛羅裡達州附近著陸的好處包括可以更快地將太空人和具有時間敏感性的貨物交還給美國國家航空暨太空總署,並縮短任務之間的周轉時間。
舊版的”龍”飛船(即”龍1″)在脫軌燃燒後分離了尾箱,使尾箱墜入太平洋。在新版”龍”(被稱為”龍2″)上,SpaceX 更改了返回剖面圖,在脫軌燃燒之前就拋棄了主體。這意味著每次”龍”飛船任務結束後,主體都會留在軌道上,而太空艙則按引導軌跡重返大氣層。主體由複合材料製成,沒有推進系統,通常需要幾週或幾個月的時間才能落回大氣層,而且無法控制重新進入大氣層的時間和地點。
稀薄的高層大氣所產生的空氣阻力會逐漸減慢主體的速度,以至於使其脫離軌道,而主體所受到的空氣阻力在很大程度上取決於太陽活動的波動。
SpaceX 公司和美國國家航空暨太空總署(NASA)為龍飛船的研發提供了大量資金,他們最初認定,龍飛船的尾箱在重返大氣層時會完全燒毀,不會對重返大氣層後的生存造成威脅,也不會造成人員傷亡或財產損失。然而,事實證明並非如此。
今年5 月,從國際太空站出發的SpaceX 龍飛船的一塊90 磅重的碎片掉落在北卡羅來納州一家”露營”度假村的物業上。同時,附近小鎮的一位屋主發現了一塊較小的物質,似乎也是來自同一次”龍”飛船任務。
在此之前,加拿大薩斯喀徹溫省的一個農場於今年4 月發現了另一塊近90 磅重的”龍”太空艙碎片。根據加拿大廣播公司(CBC)報道,SpaceX 和美國國家航空暨太空總署(NASA)後來確定,這塊碎片是今年2 月從軌道上掉落的,本月初,SpaceX 的員工來到農場取回了殘骸。
去年,”龍”飛船的碎片也掉落在科羅拉多州,2022 年,澳洲的一位農民在自己的土地上發現了”龍”太空艙的碎片。
2022 年,在澳洲的一片田野中發現了龍飛船的碎片。
SpaceX公司在其網站上發布的最新消息中說:”SpaceX沒有發現這些碎片造成任何結構損壞或人員傷亡。作為一項臨時措施,SpaceX 和NASA 已同意暫停在”龍”飛船的後備箱中處理空間站退役的科學儀器箱和其他相對較大的物品,因為這些額外的硬體可能會導致更多的碎片在重返大氣層後到達地面。
但是,為了徹底消除任何損壞或傷害的可能性,SpaceX 公司的官員在徵得NASA 同意後,決定在未來的任務中,在脫軌燃燒期間將龍飛船的機身與太空艙連接在一起。
沃克說:”迄今為止,大部分機身碎片都重新進入了無人居住的海域,但任何碎片重新進入的事實都向我們表明,我們需要從最初的分析中得出不同的結論。”
這意味著SpaceX 無法再在佛羅裡達州沿岸降落,因為飛行軌跡將機身碎片帶到美國或墨西哥人口稠密地區上空。
當回收工作轉移到西海岸時,”龍”太空艙將啟動”德拉科”推進器減速,然後在重返大氣層的過程中,以類似的軌跡釋放機身,使其在大氣層中燃燒。機身上任何未燒盡的碎片都將撞擊太平洋,同時太空艙將展開降落傘,以慢速濺落。
沃克說:”我們要做的是,我們將實施一項軟體變更,在拋棄主體之前完成脫軌燃燒,就像我們在’龍1 號’上所做的那樣,然後主幹將有意再次安全地降落在海洋的無人區。
這不會馬上發生。接下來的幾次乘員任務將繼續在佛羅裡達州海岸附近濺落,包括SpaceX 計劃下個月從國際太空站返回的Crew-8 任務。 SpaceX 公司正與美國國家航空暨太空總署(NASA)和美國聯邦航空管理局(Federal Aviation Administration)合作,確定太平洋回收區的確切位置。我們的目標是在明年年中之前完成所有這些工作,讓”龍”飛船開始在太平洋上降落。
沃克說:”我們所做的最終會讓所有的龍飛船在西海岸登陸。”
在西海岸恢復濺落之後,從太空站返回地球的太空人和設備將乘坐直升機返回加州的海岸,而不是美國太空總署位於佛羅裡達州的甘迺迪太空中心。
沃克說:”為了使這一變化成為可能,我們將在明年某個時候把龍回收船移至太平洋,我們將使用SpaceX 在長灘港(洛杉磯附近)的設施進行最初的飛行後處理。”
SpaceX 有兩艘回收船,用於在海上回收”龍”太空艙。每艘船上都有一台起重吊車,用於將”龍”飛船吊出水面,還有宇航員醫療設施和一個直升機停機坪,用於將機組人員和貨物快速運回岸上。在2010 年至2020 年期間飛行的第一代”龍”飛船上,NASA 並沒有要求如此快速地將貨物運回岸上。美國國家航空暨太空總署在甘迺迪太空中心設立了實驗室和接收設施,以便在”龍”飛船返回地球時對科學實驗進行處理。
沃克說:「美國國家航空暨太空總署向我們提出了新的要求……要求更嚴格的返回時間、更強的科學能力,這些都是我們在佛羅裡達州設計和建造整個系統時考慮的因素。
她說,SpaceX公司正在研究,一旦龍飛船開始在西海岸降落,如何複製這些快速返回能力。 “這(就是)我們現在要解決的問題,就是當我們最初在佛羅裡達設計這一切時,如何在西海岸做到這一點。”
2024 年3 月12 日,”載人龍”太空艙與四名機組人員一起降落在墨西哥灣,飛船返回艙看起來就像烤熟的棉花糖。
“龍”太空船再入大氣層剖面的變化可能也會對太空船的整體性能產生一定影響。由於連接了機身,太空艙的推進器在脫軌燃燒時需要燃燒更多的推進劑。目前還不清楚這是否會影響”龍”飛船運回地球的貨物數量。
轉向西海岸濺落還有一個重要的好處。 “搬到西海岸的一個好處是天氣更好,”沃克說。 “我們在佛羅裡達州有許多站點,我們感覺有時會經常遇到颶風。當我們查看風、雨、浪高的飛行規則,以及決定我們返航飛行規則的所有標準時,我們實際上看到,我們正在考察的西海岸站點的天氣要好得多,這讓我們有更好的返航可用性。