SpaceX二度发射伽利略卫星,挑战火箭回收极限

古风剑客

欧美传统的丰收月（秋分前后的满月）当天，SpaceX第二次为欧洲发射颇具战略价值的伽利略星座。


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▲尽管阴云密布、雷雨将至，SpaceX仍然契而不舍，瞄准发射时机。美东时间9月17日18:50（北京时间9月18日6:50），位于美国东海岸佛州卡角40号发射场，编号B1067.22高复用型一级火箭+全新二级火箭+2颗欧洲伽利略卫星发射升空，执行Galileo L13伽利略导航卫星第13次部署任务。

这是7月27日猎鹰复飞后连续第12发，也是今年第91发猎鹰火箭、SpaceX总计第391次发射、猎鹰9号第375次发射、SpaceX第318次复用一级火箭、总计第385次成功发射猎鹰系列火箭。


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▲升空约8分34秒，编号B1067.22复用一级火箭第22次成功回收，降落在距发射场约670公里海域的JRTI【请看说明书】无人海上平台上。这是SpaceX第349次成功回收火箭、第274次海上回收火箭、JRTI海上平台第92次喜迎一级火箭，也是8月28日B1062.23回收失败之后连续第8次成功回收火箭。



作为高复用型一级火箭，B1067.22与B1061.22并驾齐驱，成为现役使用/回收次数排名最高的一级火箭，仅次于曾经最高使用次数的B1062.23。B1067.22战绩显赫，之前曾发射过 CRS-22、Crew-3、Turksat 5B、Crew-4、CRS-25、Eutelsat HOTBIRD 13G、O3B mPOWER、PSN SATRIA、Telkomsat Marah Putih 2 以及12 次星链任务。

这次回收任务与第12次部署伽利略卫星任务（Galileo L12）一次性消耗掉B1060.20火箭不回收的最大不同点，这次既要提供两颗伽利略卫星以更高的速度增量（ΔV）送至中圆轨道，又要尝试一级火箭尽可能安全回收。因此这次火箭回收包含一定程度的赌注。

SpaceX发射团队从上次发射任务提取宝贵经验和提升空间，并在这次发射细微改进硬件设计、优化操作软件，其中包括减轻发射质量、调整飞行轨迹等，从而让B1067.22一级火箭顺利返回、安全回收。

对此，SpaceX官网总结经验称：「根据上次一级火箭（B1060.20）的再入轨迹，会导致这次一级火箭（B1067.22）受到比以往着陆阶段更高的加热和气动压力。尽管再入条件比较苛刻，但仍在可接受范围内。因此，这次尝试着陆回收是在挑战极限，为我们提供了宝贵数据，更加了解在这些更高再入条件下火箭设计的表现。反过来，这将有助于我们在未来火箭设计中进一步创新，让火箭更加强大和快速可重复使用，并且适应更具挑战性的再入条件。」

当发射升空40多分钟后，价值600万美元的两片复用整流罩，受控海上溅落在距发射场约860公里的大西洋海面，随后由GO船队Doug道格号多功能船打捞回收。这是SpaceX累计回收的第449、450片整流罩，以及第244次复用整流罩。目前单片整流罩的最高使用次数多达20次。

一级火箭回收后，二级火箭继续点火推进。升空3小时26分钟52秒，执行29秒的太空点火。预计升空3.5小时后，部署2颗伽利略卫星。

今年4月27日20:34（美东时间），SpaceX采用B1060.20一箭20飞火箭，首次发射两颗伽利略卫星（FOC FM25、FM27），由于需要将这两颗卫星以更高的速度增量（ΔV）送至23616公里的中圆地球轨道（简称MEO 2000～35786km），一次性消耗掉B1060.20火箭不回收。这是总计第12次部署伽利略卫星任务（Galileo L12）。

9月17日18:50（美东时间），这次SpaceX动用B1067.22一箭22飞火箭，第二次发射两颗伽利略卫星（FOC FM26、FM32），这也是第13次部署伽利略卫星任务（Galileo L13）。由于改进硬件设计、优化操作软件，包括减轻发射质量、调整飞行轨迹等，从而让B1067.22一级火箭安全回收。这是SpaceX不断优化创新、挑战极限的结果。



●拿下4颗伽利略卫星发射权

2023年秋，SpaceX与欧洲航天局（ESA）签订发射合同，计划2024年执行两次发射，每次发射携带两颗伽利略卫星。部署这些伽利略卫星具有重要意义，因为可以为欧洲各国政府之间提供加密通信，并且对欧盟伽利略星座的未来运行至关重要。与SpaceX合作标志着欧盟在太空领域方面的历史性时刻，特别是涉及机密信息方面。这是15年以来伽利略卫星首次在欧盟以外发射，也是欧盟和美国私营太空公司首次合作，部署机密载荷。

以往发射伽利略卫星都是在赤道附近的圭亚那航天中心发射，不是外购使用俄罗斯联盟号火箭，就是欧洲阿丽亚娜5号火箭发射。不过，随着2022年俄乌战争造成航天发射断裂，以及欧洲阿丽亚娜5号去年年7月5日后正式退役、替代品阿丽亚娜6号火箭产能不足，导致欧洲航天局重要太空发射任务无法在欧盟境内搞定，只能寻求境外解决。美国发射商无疑是首选对象，作为太空一哥的SpaceX无疑又是首选中的首选。不管是发射价位、发射效率，还是安全系数、发射服务都无竞争对手。于是才会接下来的合作故事，欧洲航天局肯将关乎欧盟高度安全的伽利略卫星，放心交由SpaceX发射。



●伽利略星座速览‍‍‍

伽利略星座（Galileo satellite system）属于一个全球导航卫星系统，从2016年开始运营，由欧盟通过欧洲航天局（ESA）创建，由欧盟太空项目机构（EUSPA）具体运营，总部位于捷克布拉格，拥有意大利富奇诺（Fucino, Italy）、德国奥伯帕芬霍芬（Oberpfaffenhofen, Germany）两个地面操作中心。这个耗资100亿欧元的通信与导航星座以意大利天文学家伽利略·伽利莱命名。

伽利略星座目标之一是提供一套独立运行的高精度定位系统，使欧洲各国及军方不必依赖美国的GPS和俄罗斯的格洛纳斯系统（GLONASS），这些导航系统随时都有可能被其运营商全面禁用或限制使用。

伽利略星座基本版服务（低精度定位）对所有人免费开放，去年初提供20厘米精度。全加密的高精度服务对政府授权用户免费提供。伽利略的精度比GPS更高，当使用广播星历时，其精度小于1米（GPS为3米），而使用在轨卫星和原子钟实时修正时，信号在空间中的测距误差仅为1.6厘米。相比之下，美国GPS为2.3厘米，俄罗斯GLONASS和中国北斗约为4-6厘米。

第一颗伽利略测试星（GIOVE-A）2005年发射，第二颗测试星2008年发射。第一颗正式运行卫星在2011年10月21日发射。到2018年7月，计划部署30颗已有26颗入轨。伽利略星座于2016年12月15日开始具备初步运营能力（IOC），用于免费开放服务、公共监管服务、救援服务。提供较弱信号的初始服务，直到2019年达到全面运营能力（FOC）。

整个伽利略星座由30颗在轨卫星组成，24颗正式运行+6颗备用，目前正在从第一代更替到第二代。预计第二代卫星将在2025年后开始运行，以取代旧卫星，然后将旧卫星用于备份能力。



今年4月发射的两颗伽利略卫星（FOC FM25、FM27）属于第二代卫星（G2G），已在9月5日正式加入伽利略星座，在轨运行。这次发射两颗伽利略卫星（FOC FM26、FM32）同样属于第二代卫星。第二代伽利略卫星每颗重2.3吨（4600磅），设计寿命为15年（第一代12年），运行轨道23222公里。具有电推、增强导航信号、星间链接、空间可重新配置能力，原子钟数量从4个增加到6个。12颗第二代伽利略卫星由空中客车集团防务与航天公司、泰雷兹·阿莱尼亚航天公司两家制造。

截至目前（2024年9月18日），现已发射32颗伽利略卫星(4颗IOV在轨验证卫星+28颗FOC全面运营能力卫星)。另有2颗GIOVE(伽利略在轨验证原型卫星)于2012年退役。目前25颗卫星在轨运行，4颗尚未使用，1颗退役，2颗刚刚部署。

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