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为什么SpaceX火箭通过推进器着陆,而不用看似更简单的降落伞呢?

  为什么SpaceX的火箭是通过推进器着陆的,而不使用看似更简单的降落伞呢?
  其实,他们是研究过助推器降落阶段用降落伞回收的,但最终还是决定让助推器喷射(推进式)的方式来着陆回收。
  从理论上讲,使用降落伞安全地回收太空硬件很简单:它不需要燃料,可以利用地球所独有的高密度大气层,并且也有过可靠的回收记录。然而,你必须考虑到这个降落伞有多大。对于一个猎鹰9号一级助推器大小的硬件来说,它所要安装的降落伞增加了重量,挤占了宝贵的空间,而降落伞在飞行的大部分时间是无用的,它还减少了火箭的有效载荷。
  那你需要多少和多大的降落伞? 据公布的数据,空的猎鹰9号推进器(Block 5)大约有24吨。而如果你在网上按照降落伞计算器(RocketReviews.com)的算法,一个这么大质量的火箭需要的降落伞直径约13.4米。然而,你会看到理论跟实际是有差距的。如果我们参考一下刚刚结束任务的龙飞船(Crew Dragon),虽然它的尺寸和重量比猎鹰9的一级助推器要小得多,却有四个主降落伞,每个降落伞都比计算器结果显示的更宽。因此猎鹰9用的降落伞要比龙飞船的大,数量至少也要4个。
  其次,猎鹰9的助推器也远比龙飞船更符合空气动力学原理,因此下降的速度会更快。如果你把龙飞船的4个降落伞乘以4,就会得到4个64米的降落伞,重量在300到600公斤之间,如果不是更多的话。
  第三,我们还要重新设计以处理将助推器连接到降落伞所产生的应力(在任何其他飞行阶段都不会遇到的力量),以及如何展开降落伞。
  最后,降落伞着陆也需要落在海中,而海水会对航天器硬件造成严重破坏。如果你还想重新利用它,那么翻新、更换和维修的成本将显著增加。但航天飞机的SRB就是用降落伞方式回收的,只是固体推进剂的性质使得设计更简单,更容易设计在接触海水后再使用。
  航天飞机固体助推器(Space Shuttle Solid Rocket Boosters,常简称为SRB或助推器)是推力最大的固体火箭发动机及固体助推器,也是载人航天第一次使用固体助推器。被抛弃的SRB溅落大洋上,被打捞后灌注推进剂重新使用,可重用数次。
  相反,推进式着陆则有几个优点。首先,这种回收方式所使用的硬件都是火箭上已有的设备,即燃料箱和火箭发动机。
  其次,推进式着陆可以在速度远高于大多数降落伞所可承受的范围以外使用,同时允许助推器在下降过程中的不同节点减慢自己的速度。这使得更多的质量可以分配给着陆硬件,如着陆腿,其总质量约为2000公斤。
  第三,推进式着陆也提供了另外一个优势,即精确着陆。这大大降低了重复使用的成本,因为你可以让助推器飞到指定的地点。
  最后,也是最重要的一个因素让马斯克的团队决定开发推进着式陆。因为你不能仅仅靠降落伞来让大型飞行器在火星上着陆,那里的大气太稀薄了。而猎鹰9号的推进式着陆则可以很容易地用于其他航天器,尤其是星际飞船,它让你不用降落伞就做到这一点。

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