(艾麦乐 编译)2018年2月,SpaceX的重型猎鹰首飞成功,成为现役火箭中推力最大的一款。仅次于它的,是联合发射同盟的德尔塔Ⅳ重型火箭。而重型猎鹰能够发射到近地轨道的载荷重量,是德尔塔Ⅳ重型火箭的2倍以上。
下面列出的几款现役火箭的运载数据,或许能够让你对重型猎鹰的能力有一个大致了解:
低地球轨道最大载荷质量:
重型猎鹰更高的运载能力,给太空探索带来了许多全新的可能性——而这些可能性,在阿波罗计划终结以来的很长一段时间里,根本是不可能完成的任务。重型猎鹰火箭的首要目标或许是前往月球或者火星,但对于科学家来说,更激动的是这款火箭在更广泛的空间探索领域所蕴含的潜力。
2015年,NASA的新视野号探测器让我们第一次看见了冥王星及其卫星卡戎(Charon)的超清晰影像。在那之前,还从来没有任何探测器去过冥王星。
新视野号发回的数据表明,冥王星是一颗地质活跃的星球,有着由氮冰构成的巨大平原,有着雾霭重重的多层大气,还有着高达3000米的山峰。甚至还有证据表明,冥王星的地表之下可能潜藏着大片液态水的海洋。
可惜,新视野号只是一次飞掠任务,带给我们的问题远比答案更多。它不是一个轨道探测器,不能从冥王星周边持续不断地给我们发送回报丰厚的科学数据。为什么不能派一个探测器去环绕冥王星展开探测呢?原因很多,其中之一便是火箭运力有限。
新视野号重达478千克,由联合发射同盟的阿特拉斯V型火箭发射升空——这款火箭只能将不到1000千克的载荷发送到冥王星。因此,新视野号无法携带足够多的燃料在抵达冥王星时用来减速,也就不可能被冥王星俘获入轨,只能像现在这样从冥王星身旁高速掠过。重型猎鹰火箭突破了这一限制。
重型猎鹰能够将重达3500千克的航天器送到冥王星。就算我们假设,不对新视野号探测器本身作太大的改动,它也有足够的空间能够携带额外的燃料,用于抵达冥王星后的俘获入轨。
利用重型猎鹰发射哪怕一个稍加改进的新视野号轨道器,也将给我们带来更高分辨率的影像,能够多次近距离掠过冥王星的多颗卫星,并且监测这颗矮行星的长期变化,甚至带来全新的认识。
重型猎鹰还能发射探测器飞掠下一颗矮行星——阋神星(Eris),它到太阳的距离是冥王星的两倍。
我们发射过环绕木星和土星这两颗气态巨行星的轨道探测器,而对于天王星和海王星这两颗冰质巨行星,却只发射过飞掠探测器。这个事实实在让人有一些灰心。对于这两颗冰质巨行星,还有太多的事情有待我们去了解。
天王星诡异的倾角和翻转的磁场,只是围绕在这颗行星周边诸多谜团中的一部分。
海王星也有诸多谜团,比如不完整的光环结构和令人惊讶的超强风暴。还有它最大的卫星——海卫一(Triton),正从它的冰火山喷射着含冰物质。
就像冥王星一样,重型猎鹰有能力发射轨道器前往天王星和海王星,对太阳系最外围的这两颗行星展开周密的研究。与冥王星相比,它们距离太阳还要更近一些,这意味着这些轨道器能够用相同的代价携带更高性能的设备。
研究天王星和海王星这样的冰质巨行星,意义不仅止于了解它们以及它们在太阳系里的角色。看看迄今我们发现的太阳系外行星的类型,你就会留意到,银河系里最常见的行星类型正是所谓的“迷你海王星”这一类。因此,更好地了解天王星和海王星,是我们了解银河系里最主要行星如何形成及演化的关键。而重型猎鹰让我们刚好能够做到这一点。
让我们有能力往天王星、海王星和冥王星发射轨道探测器,并不是重型猎鹰的出现所带来的唯一好处。重型猎鹰不只能够发射更重的载荷,还能把更轻的载荷(比如大多数行星轨道器)发射到非常非常快的速度。如此一来,抵达太阳系外围那些行星所需的时间,就有可能缩短到5-8年,而非使用其他现有火箭所要花费的10-14年。
木星和土星相对较近,意味着重型猎鹰能够发射更重的载荷前往这些目的地。好消息是,现在已经有两项木星卫星探测任务,计划在2020年代搭载其他火箭发射升空。
欧洲空间局的冰质木卫探测器(JUICE)将在2022年发射,它的首要目标是环绕并研究木星最大的卫星——木卫三(Ganymede),这是太阳系里唯一拥有磁场的卫星。NASA的欧罗巴快帆(Europa Clipper)则将证实木卫二(Europa)地表下可能存在的海洋,并评估海洋中存在生命的可能性。
重型猎鹰的运载能力可以用来提高这些任务的科学价值。重型猎鹰不只能够发射更加先进的轨道器,由于运载能力足够强大,它还能够搭载相当重的着陆探测器前往木卫二和木卫三。
发射一枚轨道器前往土卫二,这种可能性也相当诱人。土卫二上有喷泉在持续喷射,人们认为它的内部也有一大片液态水的海洋。因此,它被列为是外太阳系存在生命的头号备选之一,属于必须要被探索的星球。
相对它的运载能力而言,重型猎鹰算是相当便宜了,这也是SpaceX公司最大的卖点。一次性使用、完全不回收的重型猎鹰,一次发射报价1.5亿美元。作为对比,联合发射同盟的德尔塔Ⅳ重型火箭只有不到一半的运载能力,发射报价却高达3.5亿美元。事实上,重型猎鹰还可以回收利用(如果发射较轻载荷的话),发射报价还可以大幅降低。可复用的重型猎鹰,发射报价是9000万美元。
正如美国行星学会指出的那样,猎鹰9号目前已经获得认证,只能发射预算相对较低的科学任务。不管是一次性使用还是允许回收复用,重型猎鹰火箭都能大幅度降低发射费用,并且缩短探测器抵达目的地所需的时间,将使得前往外太阳系的探测任务数量倍增。
重型猎鹰火箭划算的发射费用,外加更快速抵达外太阳系的能力,将显著地改变我们在太空探索领域的行事方式。科学探索会成为大赢家!
很兴奋能够看到重型火箭重回航天市场。对于我们这些太空nerd来说,这真是个令人激动的时刻。(编辑:Steed)
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