星际飞船将独创“跳伞者”着陆模式 多亏来自NASA的导航专家

尽管9月28日的星际飞船年度发布会后,位于德州博卡奇卡的星际飞船Mk1已经陆续被大卸八块,而且3台猛禽发动机也被运回了麦克格雷格工厂,SpaceX的一位高级主管仍然表示,星际飞船Mk1号原型机依然有希望在2019年底进行首次发射,挑战20公里的飞行高度,尽管这与马斯克吹嘘的11月份进行发射已经晚了2个月。

星际飞船 Mark1全景图

你所知道的是星际飞船要挑战20公里飞行高度,但你所不知道的是它为何要飞这么高?当然不只是简单的测试飞船原型机的飞行性能,更重要的是,他们要为星际飞船验证一种全新的着陆方式。到今天为止能够把火箭送上太空再安全着陆的依然只有SpaceX能做到,猎鹰9号火箭已经成功进行了几十次的回收,但星际飞船的回收方式跟猎鹰火箭又大不相同,说成独创完全不为过。

星际飞船着陆前要后仰

猎鹰9号火箭返场着陆时,一般都是火箭垂直降落到一定的高度,然后主发动机启动降低下降速度,然后再缓缓落到地面。而星际飞船将采用一种被称作“跳伞者”的着陆方式,动作更复杂,难度更大。如果你没有跳过伞,总玩过各类“吃鸡”的手机游戏吧,开局跳伞时你整个人处于平飞状态,到达一定高度后将会调整身体角度让整个人竖起来,但是会给一个更大倾角,有点后仰的状态,落地的瞬间再直立起来,星际飞船的着陆也将采用这一模式。

刚进入大气层的星际飞船是处于倾斜飞行状态的,穿越黑障区后改为平飞状态,直至水平速度减为零后进入自由落体状态。距离地面数公里时,飞船会启动引擎疯狂的将飞船调整到竖直状态但要比垂直的角度更大一些(类似于跳伞者的后仰),在接触地面之前再将整个飞船调整为垂直,最后着陆SpaceX解释说用“跳伞者”模式着陆是为了减少燃料的用量,也是为了适合不同星球的精确着陆(如未来的火星)。

星际飞船模拟火星着陆

看似不难的“跳伞者”着陆模式其实非常复杂,要想完成这一系列的动作,单靠发动机的摆动和推力是做不到的,因此才给星际飞船加装两个前翼和两个尾翼,这4个机翼的摆动再配合猛禽发动机,就可以完美的复刻“跳伞者”降落的全过程。不过马斯克也调侃说,星际飞船真的只是一艘飞船,它的机翼只用于着陆,因此不能叫它太空飞机……

短短8年内,SpaceX之所以快速突破多项火箭重复使用和VTVL(垂飞垂落)的核心技术,还得多亏一位来自NASA的大牛人拉尔斯·布莱克莫尔。布莱克莫尔博士多年来都是NASA的导航与控制专家,曾发明一种被称作“燃油最佳化大角度转向引导”的飞行器着陆算法(类似于刚刚提到的跳伞者模式),可以精确在火星上着陆,误差不超过100米。2011年,布莱克莫尔博士选择离开NASA加入了马斯克领导的SpaceX。

星舰超重型助推器着陆

布莱克莫尔来到SpaceX后领导了猎鹰火箭着陆导航与控制技术的研发,靠着此前在NASA丰富的经验,猎鹰9号只用了较小的代价就顺利实现了火箭回收,这与布莱克莫尔团队提供的核心算法息息相关。2018年,布莱克莫尔不再负责猎鹰火箭相关的研发,而转成为“火星着陆首席工程师”,专门研究星际飞船如何在地球、月球和火星进行精确着陆。相信SpaceX马上要进行的“跳伞者”模式着陆试验,也是布莱克莫尔博士的杰作。

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