自主航天港无人机船

自动太空港无人驾驶飞船(Autonomous spaceport drone ship ASDS)是一艘远洋船,来自甲板驳船,配备有驻地发动机和大型登陆平台。这些船舶的建造由航空航天公司SpaceX委托,允许在海上恢复火箭第一阶段的高速任务,这些任务在将航天器放飞到轨道轨道后没有足够的燃料返回发射场。

截至2018年初,SpaceX拥有两艘可操作的无人机船,并且正在建造第三艘。只需阅读太平洋地区的指令,即可从范登堡发射; 当然仍然偏向于在大西洋开展活动,从卡纳维拉尔角发射。Gravitas的不足正在建设中。截至2018年8月7日,23架猎鹰9号航班试图降落在无人机上,其中17架成功。

ASDS船是SpaceX可重复使用发射系统开发计划的关键组成部分,旨在通过“全面和快速的可重用性”显着降低太空发射服务的价格。任何进入地球静止轨道或超过逃生速度的航班都需要在海上着陆,包括大约一半的SpaceX任务。

目的
SpaceX希望开发并测试其Falcon 9火箭的可重用性。根据公司创始人伊隆马斯克的说法,完全可重复使用的火箭可以将发射地球轨道的成本降低100倍。目的是首先将第一个火箭级降落在发射场附近,以便能够加油。

Falcon 9火箭的第一阶段,除了用于火箭煤油和液氧的结构和坦克,传感器和控制电子设备用于发射SpaceX内部开发Merlin的九个火箭发动机。然而,现在的2014 Falcon 9的第二阶段仅由Merlin火箭发动机提供动力。随着第一级返回功能的成功开发,SpaceX已经可以保护大约90%的Falcon 9织物用于进一步的飞行。

为了实现这一目标,首次启动和着陆测试是使用测试火箭蚱蜢进行的,这是Falcon 9的第一级改装,有四个固定着陆脚和一个火箭发动机。接下来是Falcon 9可重复使用开发车1的类似测试,它建立在较大的Falcon 9 v1.1的第一级。火箭就像Falcon 9九枚Merlin发动机一样,还配备了一个可伸缩的起落架,后来还有四个用于控制的格子鳍。

现在着陆测试是在常规的第一个火箭阶段进行的。这些发生在SpaceX为NASA或商业客户执行的火箭发射器的过程中。Falcon 9火箭的第一级在与自己的发动机断开连接后制动,并通过格子鳍控制下降,控制回地球。在着陆点,重新发射可操纵的发动机将允许在月球上的阿波罗计划期间类似于月球模块着陆的受控着陆。

船舶概念,设计和操作
SpaceX的长期目标是将火箭的两个阶段带回发射场。通过使用漂浮在海洋上的着陆平台,在该技术的测试阶段,避免了人类的危险,如果有人居住的土地上的受控返回失败将是令人担心的。SpaceX的创始人兼首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)提前估计了第一次着陆尝试成功的概率为50%,测试的第一年为80%。

由于喷气发动机指向下方的着陆导弹阶段将在减速期间对平台的机组人员造成重大风险,并且平台也可能预期从碰撞崩溃到碰撞,该平台无人驾驶执行。

第一艘自主式太空港无人机舰在Marmac 300改装期间收到了一辆Landedeck,Marmac 300长约90米,宽约50米。此外,它自那时起拥有15,000立方米的压载水,稳定了平台的位置。

猎鹰9需要一个约22米宽的着陆区域,因此当放置在浮动平台上时,需要对火箭和船舶进行非常精确的控制。因此,具有四个柴油发动机驱动的自主航天港无人机船是美国公司Thrustmaster的方位推进器(Portable Dynamic Positioning System)。借助GPS无线电定位,它可以自动保持其位置,防止风和水流。即使在暴风雨中,着陆平台也不应偏离其预定位置超过3米。此外,该船没有自己的推进力并被拖到其位置。

在一场造成严重破坏的风暴之后,该平台于2015年3月和4月重建。除此之外,两个推力装置被更强大的装置(现在每个大约1000马力)取代并安装了防波堤墙。

历史
2009年,SpaceX首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)阐述了“在传统方法中重新使用火箭硬件的范式转变”的雄心壮志。

2014年10月,SpaceX公开宣布他们与路易斯安那造船厂签订合同,为可重复使用的轨道运载火箭建造一个浮动着陆平台。早期的信息表明,该平台将携带一个大约90×50米(300英尺×160英尺)的着陆垫,并且能够进行精确定位,以便平台可以保持其运载火箭着陆的位置。2014年11月22日,马斯克发布了“自主太空港无人机船”的照片,以及其结构和尺寸的其他细节。

截至2014年12月,使用的第一艘无人机船,McDonough Marine Service的Marmac 300驳船,位于佛罗里达州杰克逊维尔,位于JAXPORT邮轮码头的北端(30.409144°N 81.582493°W),SpaceX在那里建造了一个固定的支架登陆作业期间的猎鹰阶段。该支架由四个15,000磅(6,800千克),107英寸(270厘米)高,96.25英寸(244.5厘米)宽的基座结构组成,用螺栓固定在混凝土基座上。移动式起重机将从船上抬起舞台并将其放在支架上。这里将发生诸如在将平台放置在水平位置以进行卡车运输之前移除或折回着陆腿的任务。

第一次着陆试验的ASDS着陆位置位于大西洋,位于卡纳维拉尔角发射位置东北约200英里(320公里)处,南卡罗来纳州查尔斯顿东南165英里(266公里)处。

2015年1月23日,在第一次测试失败后对船舶进行维修时,马斯克宣布该船名为Just Read the Instructions,计划在西海岸发射的姊妹船命名为“我仍然爱你”。1月29日,SpaceX发布了一张船的操纵照片,其名称说明了它曾经被绘制过的样子。两艘船都以两个通用联络单位命名,这两个通用联络单位是由自主人工智能指挥的宇宙飞船,出现在游戏运动员,Iain M. Banks的文化小说中。

第一份Just Read the Instructions在大西洋服役约六个月后于2015年5月退休,其职责由“我仍然爱你”课程承担。前ASDS通过拆除延伸驳船表面的机翼延伸部分和已经添加的设备(推进器,摄像机和通信设备)进行修改,将其改装为ASDS; 保存这些项目以备将来重用。在2018年,SpaceX开始建造第三艘驳船,即Gravitas的缺口。

活跃的ASDS车队
2015年初,SpaceX租用了两艘额外的甲板驳船-Marmac 303和Marmac 304-并开始改装以建造两艘额外的自动操作ASDS船,这些船建在这些Marmac驳船的船体上。

我当然还是爱你
第二艘ASDS驳船,当然我仍然爱你(OCISLY),自2015年初以来一直在路易斯安那州造船厂建造,使用不同的船体 – 马尔马克304 – 以便在东海岸进行发射。它是作为第一个Just Read the Instructions的替代品而建造的,并于2015年6月下旬为Falcon 9 Flight 19进入运营服务。截至2015年6月,其主港为佛罗里达州杰克逊维尔,但在2015年12月之后,它被转移160英里(260公里)再往南,在卡纳维拉尔港。

虽然船的尺寸几乎与第一艘ASDS相同,但还是进行了一些改进,包括在后部集装箱和着陆甲板之间竖立的钢制爆破墙。这艘船在CRS-7任务上进行了第一阶段着陆试验,该试验于2015年6月28日发射失败。

2016年4月8日,推出Dragon CRS-8号太空船的第一阶段首次成功登陆OCISLY,这也是首次登陆无人机。

2018年2月,猎鹰重型试飞的中心核心在OCISLY旁边撞击时爆炸,炸毁了无人机船上的四个推进器中的两个。从Marmac 303驳船上拆下两个推进器以便修理OCISLY。

只需阅读说明
使用Marmac 303船体的第三艘ASDS驳船于2015年在路易斯安那州的一个造船厂建造,2015年6月驳船驶过巴拿马运河,在甲板上将货翼延伸作为货物,因为ASDS在完工时会太宽穿过运河。

Marmac 303的主港是洛杉矶港,位于圣佩德罗外港的AltaSea海洋研究和商业园区。登陆平台和投标船于2015年7月开始在AltaSea的主要建设之前在那里停靠,计划于2017年进行。

SpaceX宣布,Marmac 303将成为2016年1月第二个被命名为Just Read the Instructions(JRtI)的ASDS,这是它首次用作Falcon 9 Flight 21的登陆平台之前不久。

2016年1月17日,JRtI首次被用于试图从范登堡的Jason-3任务中恢复Falcon 9的第一阶段助推器。助推器成功降落在甲板上; 然而,一个锁定夹头未能接合其中一个腿导致火箭翻倒,在与甲板撞击时爆炸。2017年1月14日,SpaceX从范登堡发射了Falcon 9 Flight 29,并登上了位于太平洋约370公里(230英里)处的JRtI的第一级,成为太平洋首次成功登陆。

正在施工?
SpaceX于2018年初开始建造第四艘甲板驳船。

Gravitas的不足
第四艘ASDS驳船于2018年2月宣布正在建设中,它将成为东海岸第二个活跃的ASDS。它将在卡纳维拉尔港居住。这个未来同时可用的ASDS与OCISLY一起称为A Grafallas(ASoG),与其他车队一样,其命名基于文化系列中使用的名称。该无人机预计将于2019年中期投入使用。

特点
ASDS是能够进行精确定位的自动船,最初据称在风暴条件下在3米(9.8英尺)范围内,使用GPS位置信息和四个柴油动力方位推进器。除了自主操作模式之外,船舶还可以是遥控机器人。

方位推进器是液压推进驱动装置,带有模块化柴油液压驱动动力装置,由德克萨斯州的船用设备制造商Thrustmaster制造。返回的火箭不仅必须落在甲板表面的范围内,还必须处理海浪和GPS误差。

SpaceX为船舶配备了各种传感器和测量技术,以收集有关助推器返回和着陆尝试的数据,包括商用的现成GoPro摄像机。

在ASDS着陆垫的中心是一个圆圈,它将SpaceX风格化的“X”包围在X标记的着陆点上。

命名
到目前为止使用的两个ASDS名称,Just Read the Instructions(JRtI),当然我仍然爱你(OCISLY),通过基于他的文化虚构宇宙向已故科幻小说作家Iain M. Banks的作品致敬。JRtI和OCISLY都是巨大的,有感觉的星舰的名字,出现在小说“玩家的游戏”中。将用于第四个ASDS的第三个名称将是Grawtas(ASoG)的短缺,同样来自Iain M. Banks的文化环境。文化系列在他们的名字中有一些包含“Gravitas”的星舰。

只需阅读说明书(Marmac 300)
名为Just Read the Instructions的第一艘驳船上甲板的着陆平台为52米×91米(170英尺×300英尺),而猎鹰9 v1.1着陆腿的跨度为18米(60英尺)。该船于2015年退役。

当然我还是爱你(Marmac 304)
当然,我仍然爱你是为了改造驳船Marmac 304而建造的,用于登陆大西洋。自2015年12月起,在2015年大部分时间在杰克逊维尔港口停泊一年后,其母港位于佛罗里达州卡纳维拉尔港。

只需阅读说明书(Marmac 303)
只需阅读说明书,第二艘具有该名称的驳船,就是2015年驳船Marmac 303的改装,用于太平洋登陆。它的母港是加利福尼亚州的洛杉矶港。

Gravitas的不足(正在建设中)
第四个ASDS名为A Grawtas的缺口,正在建设中,截至2018年初,将在东海岸使用,以支持Falcon 9的高飞行率和Falcon Heavy侧助推器的串联海洋着陆。

手术
拖船用于将ASDS带到其海洋位置,并且支援船与无人员ASDS相距一段距离。最初在东海岸使用的船只是Elsbeth III(拖船)和Go Quest(支援)。着陆后,技术人员和工程师通常登上着陆平台,并固定火箭的着陆腿,将车辆锁定到位以便运回港口。火箭级固定在无人机船的甲板上,钢制支撑焊接在着陆腿的支脚上。2017年6月,OCISLY开始部署一个机器人,该机器人在火箭下行驶,并在着陆后抓住位于Falcon 9结构外侧的压紧夹。粉丝们称之为机器人“擎天柱”或“Roomba”,后者已经变成了“

船舶概念,设计和操作
SpaceX的长期目标是将火箭的两个阶段带回发射场。通过使用漂浮在海洋上的着陆平台,在该技术的测试阶段,避免了人类的危险,如果有人居住的土地上的受控返回失败将是令人担心的。SpaceX的创始人兼首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)提前估计了第一次着陆尝试成功的概率为50%,测试的第一年为80%。

由于喷气发动机指向下方的着陆导弹阶段将在减速期间对平台的机组人员造成重大风险,并且平台也可能预期从碰撞崩溃到碰撞,该平台无人驾驶执行。

第一艘自主式太空港无人机舰在Marmac 300改装期间收到了一辆Landedeck,Marmac 300长约90米,宽约50米。此外,它自那时起拥有15,000立方米的压载水,稳定了平台的位置。

猎鹰9需要一个约22米宽的着陆区域,因此当放置在浮动平台上时,需要对火箭和船舶进行非常精确的控制。因此,具有四个柴油发动机驱动的自主航天港无人机船是美国公司Thrustmaster的方位推进器(Portable Dynamic Positioning System)。借助GPS无线电定位,它可以自动保持其位置,防止风和水流。即使在暴风雨中,着陆平台也不应偏离其预定位置超过3米。此外,该船没有自己的推进力并被拖到其位置。

在一场造成严重破坏的风暴之后,该平台于2015年3月和4月重建。除此之外,两个推力装置被更强大的装置(现在每个大约1000马力)取代并安装了防波堤墙。

首次着陆测试
SpaceX使用火箭级进行测试,这些测试已经用于商业卫星发射或代表NASA供应飞往国际空间站(ISS)的飞行。客户火箭支付的这些仅需要额外配备着陆控制和可伸缩的着陆腿。随后,计划在试验的基础上为登陆的火箭阶段加油并重新开始。

已经在停机坪,z。例如,在2014年4月和7月,SpaceX已经启动了两个商业卫星任务,例如,对于Orbcomm,第一阶段可以以受控方式登陆试验,但随后直接在海洋上,步骤消失了。

第一次火箭发射是SpaceX计划于2014年12月16日向ISS(SpaceX CRS-5)的第五次供应飞行,但由于发动机问题推迟到2015年1月10日。

首次尝试:SpaceX CRS-5
在第五次飞往国际空间站的航班上,2015年1月10日9:47 UTC发射了猎鹰9号,并将货运太空船运往轨道。第一阶段可以再次按照预期控制回大气层并且也到达登陆艇。火箭阶段在着陆时坠毁。根据埃隆马斯克的说法,船上没有足够的10%液压油,因此安装在火箭顶部的四个格子翅片失去了稳定和控制功能。登陆平台仅受轻微损坏。

该船驻扎在卡纳维拉尔角空军基地发射场东北约320英里处,北纬30.8度,西经78.1度。

第二次尝试:启动深空气候观测站
2015年2月11日,SpaceX代表美国空军NASA和NOAA项目深空气候观测台发射了一枚猎鹰9号火箭,并希望进行第二次登陆尝试。然而,着陆区域的强风暴不允许使用无人机船。但是,可以控制火箭的偏差仅为原始预定位置的10米。

第三次尝试:SpaceX CRS-6
在第六次飞往国际空间站的航班上,Falcon 9于2015年4月14日20:10:41 UTC发射升空。正如在第一次测试中,第一阶段到达了自主航天港无人机船,新名称Just Read the Instructions。然而,第一步是在一种方法之后倾斜,在这种方法中,她强烈地交错到垂直方向,然后坠毁。

第四次尝试:SpaceX CRS-7(失败)
在计划于2015年6月28日爆炸后,第七次飞往国际空间站的航班中,使用了猎鹰9。因此,在第一次使用第二次ASDS时,遗漏了返回尝试,当然我仍然爱你。

第五次尝试:Jason-3
2016年1月17日,最后一架带有地球观测卫星杰森3的猎鹰9版本在范登堡空军基地上发射升空。卫星成功运往轨道。起始参数原则上允许第一阶段返回发射场,但未及时批准主管环境部门批准陆地着陆。因此,计划登陆太平洋的一艘船。在着陆时,四个着陆腿中的一个让位,可能是它未被锁定在打开位置。由于缺乏稳定性,火箭阶段在着陆平台上倾斜并且在很大程度上被摧毁。图片显示发动机缸体留在甲板上。

第六次尝试:SES-9
对于2016年3月4日SES-9的发布,SpaceX被发射参数预测成功率很低。与先前使用发动机的尝试相比,使用三个发动机来减速。着陆失败了,我再次沉没了损坏,在甲板上有一个洞,甲板上的一些碎片碎片返回港口。

第7次尝试:CRS-8
2016年4月8日,一支Falcon 9号发射升空,用于国际空间站的供应任务。成功开始后9分10秒,第一步继续直立,当然我还是爱你。第一阶段成功安全地降落在自主航天港无人机船上是成功的。

成功着陆后,一队焊工在落地平台上下降,将平台上的折叠支撑焊接起来,这样几乎50米高的火箭在波涛汹涌的大海中不会翻倒。
进一步任务
2016年5月6日:在JCSAT-14发布会上成功登陆第一晚,当然我还是爱你。着陆是由于三个引擎的发射参数。
2016年5月27日:在Thaicom-8开始的第一阶段进一步成功登陆我当然还是爱你。着陆是由于三个引擎的发射参数。着陆时,遇到了一些小困难。Falcon 9第一阶段的溃缩区在一侧被开采到目前为止火箭倾斜在甲板上。来自Falcon 9相机的视频片段已经发布。
2016年6月15日:Eutelsat 117 West B / ABS 2A发布后的第一级坠机着陆当然我还是爱你。着陆应该用三个发动机再次完成,但是通过降低发动机的输出,会产生很大的影响并破坏舞台。三个发动机过早地达到最大功率,直到阶段几乎停止。燃料熄火,然后火箭翻倒,因为外部发动机首先供应不足,并从无人机船上约20米高处坠落。
2017年1月14日:成功的第一阶段着陆在Iridium的下一个1上刚刚阅读说明。当在进入大气层之前从2000减速到1000米/秒时,引爆了3个发动机,用于降落以实现较慢的减速,但只有一个发动机。
2017年6月23日:第一阶段在BulgariaSat-1开始时成功登陆,当然我仍然爱你。此着陆是由于三个引擎的启动参数。在SES-10开始成功重新使用第一阶段之后,第二阶段的第二次重用以及第二阶段的第二次着陆也是如此。它在2017年1月14日的任务中使用,使其成为第一个登陆无人机芯片的第一层。
2017年6月25日:在Iridium Next 2上发布成功的第一阶段着陆,只需阅读说明书。当在进入大气层之前从2000减速到1000米/秒时,引爆了3个发动机,用于降落以实现较慢的减速,但只有一个发动机。
2017年8月24日:FORMOSAT-5在Just Read the Instructions开始时成功登陆第一阶段。
2017年10月9日:在Iridium Next 3上发布成功的第一阶段着陆,只需阅读说明书。
2017年10月11日:在SES-11 / EchoStar 105开始的第一阶段成功着陆当然我仍然爱你。
2017年10月30日:在Koreasat 5A的开始成功登陆第一级当然我仍然爱你。
2018年2月6日:第一个Falcon Heavy的中心核心在我仍然爱你的课程旁边崩溃。中心核心的残骸损坏了太空港船的部分。

首次成功部署回收的第一层:2017年3月30日的Mission SES-10
随着2016年4月8日任务SpaceX CRS-8的猎鹰9的第一阶段恢复,2017年3月30日在SES-10任务中成功完成了第二阶段的运输和有效载荷,即同名通信卫星SES- 10,进入太空,以及在SpaceX的两艘自主航天港无人机之一 – 大西洋的I Love Love You Course新登陆。火箭的发射先前来自肯尼迪航天中心发射中心39a。