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更新:美国太空系统司令部表示,SpaceX 首次直接发射到地球同步轨道取得了“非常出色”的成功,在地球表面上方超过 36,000 公里(~22,400 英里)的地方安全地部署了几颗卫星。

美国太空部队 USSF-44 任务的成功意味着 SpaceX 的猎鹰重型火箭现在是世界上为数不多的已证明能够将卫星直接发射到地球同步轨道的可运行火箭之一。 更重要的是,它是美国仅有的三枚具备这种能力的火箭之一。 另外两枚火箭——ULA 的 Atlas V 和 Delta IV——将在 2023 年底前停止用于美国的军事任务,这意味着猎鹰重型火箭可能会暂时成为世界上唯一能够发射某些美国军事任务的火箭,直到 ULA 的下一个任务一代火神火箭已准备好证明自己。

SpaceX 的猎鹰重型火箭在首次尝试直接发射到地球同步轨道期间继续成功地进行双助推器着陆,该任务也是火箭三年多以来的首次发射。

美国太空部队任务被称为 USSF-44,最初计划在两年多前发射,经过无情的有效载荷延迟,最终于 2022 年 11 月 1 日发射升空。 到 2021 年年中,SpaceX 自 2019 年 6 月以来首次 Falcon Heavy 发射所需的硬件——主要是三个新的第一级助推器——已经完成了资格测试,并被运往佛罗里达州,预计将于 2021 年底或 2022 年初发射。 那次发射从未到来。

直到 2022 年 11 月,USSF-44 的大部分或全部有效载荷才最终聚集在一起,导致猎鹰重型火箭发射之间的间隔超过 40 个月,因为在此期间分配给火箭的几乎所有其他有效载荷都经历了自己的重大延误。 无论如何,在 11 月 1 日,猎鹰重型火箭第四次升空,并且在美国太空部队允许 SpaceX 网络直播继续进行的 9 分钟内表现完美。

在这 9 分钟的过程中,猎鹰重型火箭的双侧助推器——都是第一次飞行——帮助火箭的其余部分送入太空,然后从中心核心、上级和有效载荷分离以助推回佛罗里达海岸。 起飞后不到八分钟,他们 安全着陆 在 SpaceX 的 LZ-1 和 LZ-2 着陆区相隔几秒钟。 由于缺乏网格鳍或着陆腿,猎鹰重型的有意消耗的中心核心(中间助推器)继续燃烧了 90 秒,并且在达到几乎每秒 4 公里(8,900 英里/小时)的速度后才与上级分离——创造了新的记录SpaceX火箭助推器。

中心核心 B1066 在以大约 50% 的轨道速度重新进入地球大气层时很可能已经消失。 然而,侧面助推器 B1064 和 B1065 将被迅速翻新,以用于“未来的美国太空部队任务”,SpaceX (也许是错误的)表示最早可能在“今年晚些时候”跟随 USSF-44。 除非 SpaceX 秘密收到额外的 USSF 发射合同,否则该公司的下一个 USSF 任务似乎是 USSF-67,美国太空系统司令部在其最新新闻稿中报告称,最早可能在 2023 年 1 月发射 [PDF]. 从技术上讲,USSF-44 和 USSF-67 将在同一美国财政年度而不是同一日历年推出。

USSF-44 是 SpaceX 的首次直接地球同步发射,这意味着 Falcon Heavy 正试图将美军的有效载荷运送到地球表面上方约 36,000 公里(~22,400 英里)的圆形地球同步轨道(GEO)。 “地球同步”是指航天器的轨道速度与地球在该高度的旋转速度相匹配,使其成为想要一直观察地球同一区域的通信和地球观测卫星的热门目的地。 通常,为了简化火箭的工作,大多数地球同步卫星会被发射到椭圆地球同步或地球静止转移轨道 (GTO) 中,并使用它们自己的推进力使该椭圆变圆。

在直接向 GEO 发射时,火箭几乎完成了所有工作。 在到达近地轨道(LEO)的停放轨道后,猎鹰重型火箭的上级很可能完成了第二次燃烧到地球同步转移轨道。 然后,在进行复杂的热管理和油箱压力维持以防止其所有低温液氧 (LOx) 沸腾成气体和精制煤油 (RP-1) 冻结成无法使用的雪泥时,上级必须滑行“上坡”大约五六个小时。

在从海拔约 300 公里到 36000 公里的这段旅程中,除了上述任务外,上级还必须通过地球的两个辐射带才能幸存下来。 在远地点,猎鹰 S2 必须重新点燃梅林真空发动机大约一到两分钟才能到达圆形地球同步轨道。 有效载荷部署将随之而来,可持续几分钟到一个小时不等。 最后,作为一个尽职尽责的太空租户,猎鹰的上级必须完成至少一到两次燃烧才能到达其最终目的地:地球轨道上方数百公里的墓地轨道。

Falcon Heavy 为美国空军、NASA 和其他拼车客户执行 STP-2 任务。 (美国国家航空航天局)

SpaceX 的第三次猎鹰重型发射是美国空军的一项名为 STP-2 的任务,它是直接向 GEO 发射的部分试运行——尽管是在低地球轨道 (LEO) 而不是 LEO、GTO 和 GEO。 在 STP-2 期间,Falcon Heavy 的上级在三个半小时内完成了四次成功燃烧。 USSF-44 在大多数方面都更具挑战性,但并不完全超出 SpaceX 的经验范围。 除了 STP-2,猎鹰 9 号的上级在完成无关的主要任务后还进行了几次长时间的海岸测试。

在向 Spaceflight Now 发表的声明中,美国太空系统司令部表示,USSF-44 的两个主要有效载荷是一对推进级和有效载荷平台,一个 – LDPE-2 – 由诺斯罗普·格鲁曼公司提供,另一个 – “牧羊人示范” ——一个谜。 据报道,LDPE-2 将携带三个托管有效载荷并部署三颗拼车卫星:可能是两颗洛克希德马丁 LINUSS-A 立方体卫星和千年太空系统公司的 TETRA-1。 所有三颗拼车卫星都旨在展示从推进系统到航空电子设备的各种新技术。

在这里重新观看 SpaceX 的 USSF-44 Falcon Heavy 发射。

Falcon Heavy 滚到垫子上。 (理查德角)SpaceX 在升空前不到 12 小时将 Falcon Heavy 垂直升空。 (太空探索技术公司)Falcon Heavy 第四次登顶。 (太空探索技术公司)猎鹰重型 USSF-44 双侧助推器着陆的另一个视图。 (SpaceX)SpaceX的猎鹰重型火箭在中断三年后重新投入使用

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