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2010-7-31

助推器回收船:航天飞机计划的幕后功臣

归档于: 天文空间科学, 空间科学 @ 9:15 pm

由于液体燃料箱过重,超过了航天飞机自身发动机的能力,美国的每次航天飞机发射都要借助2枚固体火箭助推器来完成。发射过程中,助推器先行分离并落入西大西洋。出于节约经费的考虑,这两枚助推器都要经过回收、拆解、清洗维护、再次装填燃料后重复使用。而负责打捞回收任务的,就是专门为此目的建造的回收船。

在母港中停泊的两艘回收船的卫星照片。

回收船一共有两艘,英文名是Liberty Star和Freedom Star,姑且译成独立之星与自由之星,平时以卡纳维拉尔角空军基地的固体助推器处理设施为母港。执行任务时,每艘船分别负责回收一枚助推器。两艘船都是长53.6米,宽14.3米,吃水3-4米,排水量1000吨多一点,满员24人(一般标准编制是船员10人外加回收队9人,另外还有回收监督员和NASA的代表以及观察员),在佛罗里达州乔治堡岛(Fort George Island)的大西洋航海船厂建造,在第一次航天飞机发射前不久的1981年1月交付使用。船上设有专用的绞盘、拖缆、起重机、空气压缩机和全套通信设备,两台柴油发动机可以提供约30吨的拉力。

助推器的回收程序在分离之前即已启动。分离是在发射后的75秒,随后高空气压开关开启,端头罩抛弃,打开引导伞和减速伞。减速伞的用途是在主伞开启前稳定推进器箭体。在降落到大约1700米高度时,低空气压开关启动,减速伞带着头锥分离,三顶主伞打开,最后推进器和头锥各自在距离发射场大约122海里的地方落水。由于是喷口先入水,箭体内封入了部分空气,因此推进器可以竖直浮在水面上。

浮在水面上等待回收的固体推进器。(图片提供:NASA)

一般回收船执行任务的作业流程是,只要天气允许,回收船在发射前即出海,并在预定溅落点大约10海里外待命。推进器落水后,回收船开足马力到达溅落点,先对目标进行目视辨认。由于方便处理,一般推进器的降落伞和头锥是最先被回收的部件。船上有4台绞盘用于降落伞回收,其中3台用于缠绕主伞缆绳,一台用于缠绕减速伞的缆绳。至于一般头部朝上落水的推进器本体,还需要潜水作业。

潜水作业的第一步是初步检查推进器喷口,并在喷口安装所谓EDOP,也就是增强版潜水员运作栓(Enhanced Diver-Operated Plug)。EDOP大约有半吨重,基本可以在水中悬浮。它由回收船提供,用舢板将其拖到指定位置,随后由潜水员送至水下30几米深的推进器底部喷口处。当EDOP就位后,即可与同样由回收船提供的空气软管连接。随后进行以检查为主要目的的第二次潜水。

作业中的潜水员与EDOP。(图片提供:NASA)

第二次潜水之后正式开始打捞回收。空气通过软管,由EDOP进入推进器内部,使水分排出,箭体上浮。最终推进器由于头重脚轻而倒在水面上。当水分完全清空后,回收队员乘舢板将拖绳系于其上,最后回收船带着推进器经由卡纳维拉尔吊桥和香蕉河(Banana River),返回NASA设在卡纳维拉尔角空军基地的AF机库,在那里推进器被吊上轨道运输车,送入维修车间。值得一提的是,在香蕉河行驶期间,为了不伤及当地的水生生物,船上还要开启不需要螺旋桨的喷水辅助引擎。除了环保,这套引擎还为潜水作业减少了不少危险。

携带推进器通过卡纳维拉尔吊桥回港的自由之星号。(图片来源:Wikipedia

将近30年来,两艘回收船一直在为航天飞机计划扮演了幕后功臣的角色。它们的工作使得推进器的重复使用成为可能。按照计划,美国的航天飞机将在明年初完成最后一次飞行,之后全部退出历史舞台。那么之后两艘回收船是不是要随之除役?这倒不会,因为多年以来NASA连带其他机构已经给它们找到了很多其他的用武之地,包括拖运航天飞机的液体燃料箱(当然这个任务在最后一次飞行之后是不会再有了)、声纳扫描、水下搜救、靶机回收、自动潜水艇平台操作,甚至还有光缆铺设。未来的战神(Ares)V型火箭也可以让这两艘船来回收,所以它们基本上是没有下岗之忧的。

充当DeepWorker 2000潜水艇母船的独立之星号。这艘潜艇曾被用于航天飞机推进器的回收试验,机械臂代替人工实施了EDOP的安装工作。(图片提供:NASA)

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