【转载】每日宇航员和火箭实验室的Peter Beck对话电子火箭的回收-中文精简版

这篇文章来自旋火的投稿,是原视频[1]内容的精简版。
原字幕文件[2]
题图来源[3]
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T表示Tim Dodd,Everyday Astronaut的主持人,P表示Peter Beck,Rocket Lab的CEO,括号内内容为编者补充。

目录

  1. 可重复使用
  2. 性能问题
  3. 2020年的期待
  4. 注释

可重复使用

什么时候转变的想法

T:所以你以前是听之任之,“不知道先生”,说这里面没有利润,首先,跟我说说你是怎么转变看法的。

P:真正让我考虑这个事情是当我开始看数据,发现一级火箭的再入大气之后的生存能力是如此之好。也是为了提高发射频率,尽管工厂这边已经在扩大产能但仍然不足,现在考虑回收来部分解决产能问题。

重复使用的具体工作

T:你有像Wile E. Coyote的黑板那样的说明来简单介绍一下这个工作吗?

P:反推式再入不考虑,就像半张餐巾纸写字一样的窘迫感。回收到网里和SpaceX(回收整流罩)时所做的没有什么不同,当前这个减速气球+翼伞+直升机回收的方案其实相对正统,也有ULA的人做过,甚至还有像日冕计划这样的早期探索。

T:那在溅落之前,你有多少时间来捕获它?

P:使用翼伞可以把滞空时间最多延长至20分钟,这段时间下降率会控制在最大10m/s。

是否考虑把火箭改装成无人机

T:我和一些人做了一个播客叫Our Ludicrous Future(我们滑稽的未来),收集到许多人的问题,其中有人问为什么你们不用无人机的设计,毕竟电子火箭的电泵也是用电池的,改装成无人机甚至四轴无人机都有潜力。

P:团队里也有讨论过,但因为这个方案不够“正统”,没有考虑过,主要是个人的偏好,我就是喜欢直升机.jpg。

反推式再入

T:关于反推,很多人问,你们为什么不做反推式再入?是因为你不需要减速,不需要降低再入温度,或者说现在的温度一级火箭也能幸存下来?

P:是的,现在的数据是这样。

空气动力

T:你有加任何空气动力组件吗?

P:没有,只靠RCS控制姿态。

RCS

T:那么小的RCS足够控制姿态了吗?

P:主要是用在再入之前,就把姿态调整好了,再入的时候不起作用,因为那时姿态很稳定了,之后的亚音速虽然姿态不稳定,(但是有降落伞和减速气球了)。在控制室看到RCS按照指令调整至指定姿态也很享受。再入前控制姿态时比较难控制滚转轴不动,但是我们对滚转轴的稳定要求不是很高。

T:RCS用的是冷气体?

P:是的。

隔热板

T:为了回收,你们是不是加了隔热板?

P:其实没有,因为之前就有。由于一级火箭多发动机的羽流效应,在特定马赫数下回流火焰的流量很大,所以需要隔热。第10次飞行的试验中,虽然隔热板不是为再入的压力设计的,发生了损坏,但是一级火箭的其他部分仍在正常工作,一直有遥测信号。

哪次发射开始加降落伞

T:第11次发射时,你们会加降落伞吗?

P:不会,还需要多收集几次数据,但是在正式回收之前,需要降落伞让火箭完整溅落,这样才能打捞上来之后对箭体进行分析,不能只靠遥测数据,还需要实物分析。

减速板

T:你们考虑过级间段减速板吗?(像RETALT那样)

P:没有,(因为电子火箭亚音速段减速靠降落伞和减速气球),而超音速段减速板离激波太远,没有气流流过,也起不了减速和控制作用,超音速段减速会通过再入前火箭的攻角(姿态)来控制。

性能问题

卢瑟福发动机的二次点火

T:卢瑟福发动机能二次点火吗?

P:可以,因为是火炬式点火器,但没必要,只在试车台试过,因为要清洗燃烧室的积碳。同时,电子目前的任务还没遇到过需要二次点火的情况,主要是因为电子火箭使用了上面级kick stage所以不需要一二级的卢瑟福发动机有这种能力,何况kick stage推力较小,入轨精度相比用卢瑟福这种相对大推力的发动机而言,会更高。圆化轨道的这个过程让我(这个老板)在控制室看着很满足。

T:这和SpaceX最近的任务(01:04:55)很不一样,那次他们二级圆轨大概只敢点火半秒钟。

光子

T:光子上面级和居里发动机(kick stage的发动机)的关系是怎么样的?

P:kick stage现在就是光子上面级,(所以我们更关心具体的上面级配置,而非发动机名字,总之没解释居里发动机是不是代指所有上面级发动机),现在光子有两种配置的发动机,一种是单组元推进剂的,一种是双组元推进剂的。

T:两者比冲差异?

P:大概50-60秒。

T:那dv差异呢?

P:这得看具体任务具体配置,光子上面级可以深度定制。像第10次飞行时就是先升到400km高度,部署一部分载荷后再降轨部署,会涉及到各种变轨操作,不好说。

高轨道任务

T:你们今年有个任务是去月球,靠光子上面级能做到地月转移轨道(TLI)吗?

P:能,而且也能带多个载荷,甚至以后会考虑进行地球同步轨道(GEO)或者日心轨道(Heliocentric Orbit)任务。

回收对性能的影响

T:你用双组元推进剂有(弥补回收导致的)dv不足这方面的考虑吗?

P:这个看具体任务的需求,如果需求不高,仍然会使用单组元推进剂。

T:除了上面级的改进,其他部分有改进吗,相比于第1次任务?

P:其他部分变化很少,也没有重新设计,2020年会持续这种(保守)路线。

T:一级加了多少质量,具体损失多少运力?

P:一级增重不超过150kg,由于电子(是类似猎鹰9号那种)一级提供的dv不多,一级增重对运力损失不大,(对LEO而言)大概是8比1的比例,即一级增重8kg,运力损失1kg,这与二级增重不同。

T:卢瑟福发动机的比冲呢?

P:大概342秒(真空版)。

T:考虑过换成别的燃料吗?譬如甲烷?

P:虽然很多人说双低温燃料的好,但是我认为没有煤油稳定,(涉及到发射场改造,生产线修改),你看看SpaceX公司最近发生的一些事情。为了生产效率(和利润最大化),所以我不会考虑。

T:这就像你的名片一样,越简单越好。

P:不同于很多航天粉丝认为应该追求极限性能,我更偏向于(保守化的)简单方案,就像我们上次提到过的气尖发动机。

T:也许它可以在某些事情上有帮助,或改善某些情况,但到了最后,即使你能让它完美运转,你让它工作所耗费的成本花费了多少,而且长远来看这是否值得,你最后可能又回到了最初。

二级火箭

T:二级一次分离两个电池的设计考虑?

P:一次分离两个电池主要是考虑到对称因素可以消除力矩,就像整流罩分离一样,这样可以减少风险,虽然分阶段分离能提升性能,但没必要。

T:二级的卢瑟福发动机喷出的火花是怎么回事?

P:这是喷注器上的积碳喷出来了。

T:能说一下喷注器形状吗?

P:不行。

2020年的期待

T:2020年可以期待的是:增加更多的可重复性使用的硬件,更多次发射。

P:发射频率翻番,每月一次,会有从LC2的发射,我很看好光子上面级。

注释

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[1]
A conversation with Rocket Lab’s Peter Beck on recovering Electron
[2]
20191219-CUfOnwSLWxY.ass
[3]
A conversation with Rocket Lab’s Peter Beck on recovering Electron 00:51