我们是否应该担心 SpaceX 为载有宇航员的猎鹰 9 号提供燃料的计划?

我们是否应该担心 SpaceX 为载有宇航员的猎鹰 9 号提供燃料的计划?

9 月 1 日,SpaceX 的猎鹰 9 号火箭在加油进行试射时发生爆炸,发射台、火箭及其有效载荷被大火吞没。这起灾难引发了人们对该公司计划让未来前往国际空间站的旅行者在加油前登上火箭并在那里等待加油的严重担忧。

前宇航员、现任美国宇航局国际空间站咨询委员会主席托马斯·斯塔福德最初于去年 12 月对登机程序表示担忧。

他写道:“委员会一致强烈地认为,安排机组人员在将氧化剂装入火箭之前登上龙飞船,违反了国内外已实施 50 多年的助推器安全标准。”

那么 SpaceX 为什么要以这种方式搭载宇航员?这样做的风险是什么?有什么办法可以减轻这些风险?

太冷了?

SpaceX 已将过冷氧气确定为 9 月 1 日爆炸的罪魁祸首。

猎鹰 9 号依靠极冷的液氧来燃烧煤油燃料。氧气的低温使气体凝结成液体,这样燃料箱中就可以容纳更多的氧气。进一步冷却会进一步增加密度,SpaceX 的超低温技术是使当前版本的猎鹰 9 号推力比其前身增加 30% 的因素之一。额外的推力意味着火箭可以携带更大的有效载荷进入太空,或者节省一些燃料以便之后安全着陆。

然而,超低温氧气也造成了一些问题。9 月 1 日的爆炸似乎是由一团过冷的氧气引起的,它实际上冻结成了固体,然后与火箭内的碳纤维罐一起燃烧。

超低温氧气也是 SpaceX 希望在给火箭加燃料之前先将宇航员送入 Dragon 太空舱的原因。为了尽可能保持氧气低温,该公司希望尽量缩短氧气在火箭燃料箱内停留的时间。这意味着首先将有效载荷(或者在 2017 年末或 2018 年将宇航员送入)送入火箭,并尽可能在接近发射时间时将燃料箱加满。

SpaceX 的做法真的如此不寻常吗?

斯塔福德在信中指出,让宇航员登上飞船的登机程序在过去 50 年中从未使用过。然而,这并非史无前例。1962 年,第一位绕地球飞行的宇航员约翰·格伦在火箭加满燃料之前就登上了水星飞船。

尽管在宇航员开始 1 到 2 小时的登机程序之前,将航天飞机送入轨道的火箭已经加满了燃料,但随着氧气升温和蒸发,氧气罐必须不断加满。SpaceX 辩称,这在技术上也是一种加油程序,与宇航员登机后加满整个油箱的计划并无太大区别。

而且根据 SpaceX 的逻辑,在接近发射时给火箭加油可能更安全,而不是让加满燃料的火箭在发射前闲置四到八个小时,因为这可能会危及地面工作人员的安全。

变革空间

SpaceX 的首次载人航天任务计划要到 2017 年末或 2018 年才会起飞,该公司表示正在与 NASA 合作完善登机程序计划。因此,SpaceX 可能会改变计划,在燃料加注完成后再让宇航员登机。

结果可能至少在一定程度上取决于公司为防止引起 9 月份爆炸的氧气凝固而采取的补救措施——这些计划尚未向公众披露。

理想情况下,该公司将使用相同的程序来装载载人太空舱和无人有效载荷——一致性在火箭科学中非常重要。因此,如果他们改变载人任务的登机程序,他们希望改变所有任务的登机程序。

如果发生爆炸的火箭上有宇航员,那么载人舱的发射台逃逸系统可能会启动,以营救机上的宇航员。该系统旨在将载人舱从发射期间或发射后不久爆炸的火箭上抛出。看起来,该公司更有可能不改变登机程序,而是依靠专门为避免发射台悲剧而设计的备用系统。

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