SpaceX发射赫拉探测器,一级不回收,二级不再入

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SpaceX今年第95发猎鹰,也是10月第一飞,以非常特殊的方式今天释出,为看似平淡无奇的发射增添几分神秘色调。

这次发射是SpaceX迄今为止第二枚最高复用火箭刷新一箭23飞,也是SpaceX非常少见的第一级不回收、第二级不再入的发射任务。尽管猎鹰火箭尚处于停飞期,FAA给予ESA赫拉任务特别发射许可,因此次任务不涉及第二级再入环节……

●发射速览

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●时间特殊性

这次发射任务处在多个特殊点位:①由于此次任务是发射三颗小行星探测器,发射窗口相对狭窄:10月7日~27日每天仅一次瞬时发射时点。而且赫拉任务与欧罗巴快船发射窗口基本叠加(10月10日至30日),为了确保两次重磅级任务保持合理发射间隔,一旦发射延期很可能相互影响,因此尽早择机发射尤其重要;②受9月28日二级再入异常影响,猎鹰火箭目前尚处在停飞期,只不过由于此次发射任务不会让第二级再入大气层(不涉及上面级再入环节),因此FAA授予这次赫拉任务特别发射许可(目前只授权此次任务,而不是批准所有猎鹰火箭任务恢复发射);③10月7日周一发射窗口正值飓风米尔顿袭击佛罗里达州前夕,有利天气仅有15%,周二25%,周三10%……恶劣天气将持续笼罩佛州卡角发射区,因此这次发射把握时机显得尤为重要。

●一级不回收

▲HERA发射影像,视频素材SpaceX

最终SpaceX不负重托,瞅准时机,启动特批发射任务,美东时间10月7日下午14:52(北京时间10月7日深夜22:52),位于佛州卡角40号发射位,箭高70米(69.97米)、起飞质量约565吨的猎鹰9号B1061.23一级火箭+全新二级火箭+赫拉探测器,准点腾空而起,开始挣脱引力深井,直奔太空。

这次发射是自2006年猎鹰1号首发以来SpaceX总计第394发猎鹰火箭,SpaceX总计第389次成功发射,第322次复用火箭,SpaceX今年第95发猎鹰火箭(总97发),美国今年第114发,全球今年第185发。

这次发射使用现役最高使用次数一级火箭(编号B1061.23),即一箭第23次飞行也是最后一次飞行。由于需要将三颗有效载荷以更高的速度增量(ΔV)送到行星际转移轨道(ITO),所以消耗不回收。

B1061.23与B1062.23同是迄今为止SpaceX乃至全球最高使用次数一级火箭,只不过前者是计划内不回收,后者是计划外未能回收(8月28日引火翻倒,着陆失败)。一箭23飞:难逃三长两短,不幸引火倾覆

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B1061.23战功显赫,曾经发射过两次官方载人航天(Crew-1、Crew-2)、1次货运补给任务(CRS-23)、7次外部商业发射(SXM-8、IXPE、Globalstar FM15、ISI EROS C-3、Korea 425、Maxar 1、ASBM),两次自家小微卫星拼车任务(Transporter-4、Transporter-5),以及10次自家Starlink任务。

截至目前,SpaceX现役20枚一级火箭复用排行榜:B1067.22、B1063.20、B1069.18、B1071.18、B1073.17、B1076.16、B1077.15、B1075.13、B1078.13、B1080.10、B1081.10、B1082.6、B1064.5、B1065.5、B1083.4、B1085.2、B1072.1、B1086.1、B1090、B1088

当发射升空40分钟后,价值600万美元的两片复用整流罩,受控海上溅落在距40号发射场约1025公里的大西洋海面,这比常规猎鹰任务600~700公里溅落点远得多。随后由GO船队BOB鲍勃号多功能船打捞回收。这是SpaceX累计回收的第455、456片整流罩,以及第245次复用整流罩。目前单片整流罩的最高使用次数20次。今年已执行95次猎鹰火箭发射中,已有92%重复使用整流罩。

▲HERA部署影像,视频素材SpaceX

●二级不再入

升空52分钟后,二级梅林真空发动机再次点火,持续98秒后关闭熄火。升空1小时16分钟,升至轨道高度7600公里,星箭分离,顺利部署赫拉探测器。

二级火箭(上面级)这次不会在近地轨道进行再入大气层烧毁,而是游荡在中地球轨道,被标记为太空垃圾。

正是基于此,上面级不涉及再入环节,进而规避了9月28日发射Crew-9出现的二级火箭再入故障问题,因此FAA才会特别批准这次发射。

FAA目前还只是特批此次任务,而不是批准恢复发射所有猎鹰火箭任务。据知情人士透露,SpaceX已经向FAA提交了Crew-9任务二级再入故障调查报告,并提请尽快恢复所有发射,正在等待批准。预计不日将全面恢复发射,不会影响接下来一连串重要发射:10月9日发射20颗一网卫星、10月12日重鹰发射欧罗巴快船、10月30日发射货运龙飞船CRS-31。

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●天后赫拉探测器

这次发射任务代号Hera,以天后赫拉命名的双小行星探测任务,包括主航天器赫拉探测器(Hera)以及两颗6U立方体卫星(Juventas & Milani)。

赫拉探测器发射重量1128千克,呈立方体形状,尺寸为1.6 × 1.6 × 1.7米,太阳翼面积为13平方米。主要设备包括小行星框架相机(AFC)、超光谱成像仪(HyperScout-H)、微米激光雷达行星高度计(PALT)、热红外成像仪(TIRI)、X波段无线电探测器(X-DST)。一旦完成所有在轨探测任务后,最后一项任务将会降落在直径约为780米的迪迪莫斯(Didimos)。

两颗立方体卫星尤文塔斯和米兰尼(Juventas & Milani)由赫拉探测器携带,飞抵目标小行星后释放,每颗质量12千克,配备单台冷气推进器、加速度计、可见光相机、恒星跟踪器、S波段通信器等,作为赫拉探测器的补充性探测。最终有望降落在直径仅有160米迪莫斯(Dimorphos)小行星表面。

预计赫拉探测器将在今年11月进入深空演习;2025年3月飞越火星,并且在1000公里范围内观测火卫二(Deimos);2026年12月28日抵达目标小行星65803,也就是四年前DART任务目的地:一对小行星双星系统——迪迪莫斯Didimos、迪莫斯Dimorphos。开始为期6个月的近距离探测,进一步探测DART任务效果。

2022年9月26日美国宇航局DART探测器释放撞击器,以6.6公里/秒的相对速度撞击迪迪莫斯小行星,使其缩短轨道周期32分钟,这是人类首次小型演示行星防御测试任务。尽管看起来改变很小,但如果将此效果放大数倍——人类试图通过「四两拨千斤」的手段,轻轻一推潜在危险的近地小行星,就能改变跟地球相撞的几率,让一场不可避免的天地大冲撞化险为夷,从而避免6500万年前恐龙帝国的厄运,这将是史无前例的人类创举。为免遭恐龙帝国般厄运,人类首个行星防御测试任务启程

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这次发射赫拉探测器是欧洲航天局/欧洲空间局(ESA)第一次行星防御太空任务,拥有多重价值:这是SpaceX发射第二远的深空探测任务(仅次于2022年发射DART任务);还是ESA被动选择SpaceX发射的第二个深空探测任务(首个是2023年7月1日发射欧几里德太空望远镜),由于欧洲阿丽亚娜6号火箭发射延误和产能不足,使得ESA不得不选择SpaceX发射这些重要任务;这次发射也是继DART之后,欧美第二次部署行星防御太空任务,是针对2022年美国宇航局双小行星重新定向测试任务(DART)的补充性探测任务,进一步研究和验证通过主动撞击法避免近地小行星撞击地球的潜在策略。

小行星有多危险?
近地小天体或者称为近地小行星,英文名Near-Earth Asteroids,简称NEAs,指的是跟地球轨道相近或者相交的小行星。这就意味着这类小行星可能会有撞击地球的危险。
到底有多少近地小行星?说出来恐怕吓着你!

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▲(上图)根据国际天文学联合会小天体中心MPC实时监测结果显示,截至目前2024年10月7日,已发现36160个近地天体,大小至少都有标准足球场那么大。潜在危险的近地小行星/小天体具备条件:①距离地球0.05个AU(相当于750万公里)以内;②直径大于等于150米。
事实上,这只是人类已知的、可探测的近地小天体,叫人不安的是,威胁地球的近地天体可不只有近地小行星,还包括彗星、流星体等各种潜在危险天体。根据MPC实时监测结果显示,现已观测到的小天体目标高达4.599亿个。
这些潜在危险的近地小天体(包括小行星、彗星、流星体),撞击地球的概率到底能有多大?

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▲(上图)根据美国国家科学院行星防御委员会(PDC,跟《三体》同名机构)的评估报告显示:
一个500米大小的小天体,撞击地球的频率估计为20万年/次;
一个1000米大的小天体,撞击频率估计为70万年/次;
一个直径5000米的小天体要3000万年/次;
一个直径10公里的小行星撞击频率大约是1亿年/次。
别忘了,这只是预估的概率!不幸只要一次,就足够我们受得了!

可能有人说了,几千万年才来一次,这绝对是小小的小概率事件,根本用不着瞎操心!

不用以理服人,只用事实来说话——

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20世纪最可怕的奇袭事件:1908年6月30日,西伯利亚发生著名的小行星空中大爆炸——通古斯大爆炸,爆炸威力相当于2000万吨TNT炸药,摧毁2150平方公里森林,绝不是什么神话,而是活生生的灾难。

21世纪最严重的奇袭事件:2013年2月15日,一颗直径约有15米小天体,以60倍音速穿过大气层,在俄罗斯的车里雅宾斯克上空爆炸,爆炸能量大约相当于50万吨TNT当量,间接造成1491人受伤。

近地小天体不断闯入人类世界,这些事实好像一直在敲打着我们——太空飞来的横祸,绝非杞人忧天,貌似强大的人类,其实脆弱得很。就像墨菲定律说的:有可能发生的,必定就会发生!只是时间问题。万一近地小天体真的袭来,我们还有救吗?

如今全球负责任大国都有近地天体巡天及危险应对预案,NASA、ESA率先演示近地天体转向的具体方案,比如说增减速天体飞来速度、远距离小角度改变轨道、改变轨道周期,以避免天地大冲撞!所以,实测DART探测器、部署赫拉探测器实属开创性创举,颇具实战价值。NASA行星防御计划第二个空间任务:红外望远镜,有望在2026年发射,以便寻找那些尚未发现的潜在危险近地小行星。
避免天地大冲撞,尽早成为跨星际物种,这是人类文明延续的最好出路。此时此刻,想到马斯克设定的终极目标「让人类尽早成为跨星际物种」,可见有多可贵。