福衛五號 的奇特「第二節火箭單次噴射入圓形軌道」

SpaceX Falcon9 在 2017 年 8 月 25 日發射 Formosat5 福衛五號 時採用了一種很「奇特」的發射路徑，小編當時知道 SpaceX 是怎樣弄得，但是一直找不到很好的解釋方式來告訴大家...

直到我今天找到 NSF 討論區的神人 OneSpeed 的模擬！

一開始就往左邊傾斜的是使用傳統「第二節火箭兩次噴射入圓形軌道」

比較垂直往上飛的是 福衛五號 任務，也就是奇特的「第二節火箭單次噴射入圓形軌道」

也因為 福衛五號 用了奇特的「第二節火箭單次噴射入圓形軌道」，Elon Musk 才會在發射後說這次發射任務用的編號 1038 第一節火箭的最高飛行高度創下了 Falcon9 的新紀錄：246 公里高。

後面解釋的有點複雜，看不懂的話在 FB 上留言問小編 :)

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先講傳統的「第二節火箭兩次噴射入圓形軌道」：

第二節火箭在完成第一次噴射後會先關機，等到第二節火箭以慣性飛到遠地點後短暫點火，把近地點高度推高到圓形軌道上。

在這種狀態下如果第二節火箭第二次點火失敗，它的近地點就不夠高，很快就會大氣重返燒毀。

好處就是：省推進劑！如果你要提高近地點的軌道高度，最佳的噴射時機就是在遠地點處。

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福衛五號 用的奇特的「第二節火箭單次噴射入圓形軌道」：

第一節火箭比較陡的角度往上爬，在第一節分離時的高度比傳統路徑的高很多，遠地點高度也高很多。

第二節火箭在 07 分 31 秒達到 AoA 攻角 0 度，然後就開始了奇特的「往下噴射」階段！

沒錯！在 07 分 31 秒後，載運 福衛五號 的第二節火箭其實是往地球方向 (下方) 噴射的！

在 08 分 10 秒時第二節火箭的遠地點高度達到最遠處 899 公里，比任務目標的「720 公里高圓形軌道」高非常多！然後才開始逐漸的下降，過程中第二節火箭的負攻角不斷的增加，來逐漸調整軌道形狀到正圓形。

最後在第二節火箭關機時，第二節火箭的 AoA 攻角是 -50 度，也就是朝下 50 度！

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這種特別的飛行軌道可以讓第二節火箭只需要一次持續的噴射就達成最終的圓形軌道，但是壞處是非常非常的耗推進劑。

依照 OneSpeed 的模擬，Formosat-5 用的特別「第二節火箭單次噴射入圓形軌道」比傳統的「第二節火箭兩次噴射入圓形軌道」要多消耗 9.3mT 的推進劑！

非常浪費呀！


(Source: OneSpeed @ NSF)


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福衛五號 的發射火箭完成「靜態點火測試」

福衛五號 的發射火箭完成「靜態點火測試」！

(Source: SpaceX)

這張照片來自 SpaceX 的 Twitter，SpaceX Falcon9 火箭，第一節編號 1038，已經在台灣時間 2017 年 8 月 20 日 02:50 在美國范登堡空軍基地 SLC-4E 發射台完成「靜態點火測試」！

仔細看火箭頂端，Falcon9 火箭在做測試的時候還沒裝 福衛五號。

接下來就是把直立的火箭降回水平、運回 HIF 水平組裝廠、把 福衛五號 裝上去、運回發射台、立起火箭、然後發射升空！

「靜態點火測試」是 SpaceX Falcon9 特有的發射前測試，在這個測試中第一節火箭與第二節火箭都會進行完整的推進劑填充作業，然後第一節火箭將被固定在發射台上進行短暫的點火噴射，來確定全系統動作正常。


福衛五號預計將在台灣時間 2017 年 8 月 25 日 02:50 發射升空。


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載運 福衛五號 的 Falcon9 火箭即將進行「靜態點火測試」！

小編剛剛在討論區上看到，載運 福衛五號 的 Falcon9 火箭 (第一節編號 1038 的全新機) 最快將在本周六進行「靜態點火測試」！

「靜態點火測試」是 SpaceX Falcon9 特有的發射前測試，在這個測試中第一節火箭與第二節火箭都會進行完整的推進劑填充作業，然後第一節火箭將被固定在發射台上進行短暫的點火噴射，來確定全系統動作正常。

這支影片 (Source: SpaceX) 是 SpaceX 在 2013 年進行 CASSIOPE 衛星發射任務前進行的 靜態點火測試，那次任務也是從美國加州范登堡空軍基地的 SLC-4E 發射台進行，跟 福衛五號 同一個發射台！在影片中你可以清楚的幾個有趣的地方：

1. 第一節火箭在點火噴射 3 秒後就被關機 (所以叫做點火測試)
2. 背架是往後傾斜 12.5 度退開的，在正式發射時是在發射前 220 秒左右開始退開
3. 你可以在遠方看到另一個發射塔，這是舊的 SLC-4W 發射塔，現在已經拆除，原地被改造成垂直降落平台，目前還沒有用過！

在過去 SpaceX 會在火箭酬載 (衛星、太空船) 安裝好的情況下進行 靜態點火測試，但是自從 2016 年 9 月在發射台上炸掉一顆衛星後，之後的 靜態點火測試 都是在無酬載的狀態下進行，等測試完後才再裝上酬載。

福衛五號預計將在台灣時間 2017 年 8 月 25 日 02:50 發射升空。小編應該會從 NSPO 國家太空中心 的控制室裡做直播吧 :)


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福衛五號 發射前會做些什麼事

前幾天大家看過衛星空照圖了，今天來看看 福衛五號 發射前會做些什麼事！

先複習一次：福衛五號 是從 美國加州范登堡空軍基地的 SLC-4E 發射台 發射升空。

(Source: SpaceX)

第一張照片 (Source: SpaceX) 右邊的長方形建築，是 SpaceX 在 SLC-4E 發射台旁邊的 HIF 水平組裝廠房，福衛五號 就是在這裡被安裝到 Falcon9 火箭的頂部。

照片左邊的白色支架結構，就是 SLC-4E 發射台的「背架」，它有幾個功用：
1. 在水平組裝時當作火箭固定點
2. 將水平平躺的火箭從 HIF 運到發射台上
3. 在發射台上把火箭立起
4. 火箭直立時固定住火箭不讓強風吹動

這個「背架」在發射前會傾斜退開，而連接在火箭上的各式管路則要一直等到發射時才會彈離火箭本體。

「背架」的左下角起來像是壕溝的東西，則是火箭尾焰的排出口。

(Source: SpaceX)

第二張照片 (2013 年 CASSIOPE 衛星發射任務) 中可以清楚地可以看到整個火箭是以底部朝前的方式被運出 SpaceX HIF 水平組裝廠房前往發射台。人站在旁邊顯得好小！

(Source: SpaceX)

第三張照片 (2016 年 Jason-3 衛星發射任務) 則是 Falcon9 特有的「靜態點火測試」，在這個試驗中第 1 節火箭會被「背架」底部的固定夾具固定在發射台上進行點火噴射測試。

這一張照片中的火箭頂部並沒有酬載，小編相信載運福衛五號的 Falcon9 火箭 (第一節編號 1038，全新機) 進行「靜態點火測試」時應該也不會安裝福衛五號在上面，畢竟 SpaceX 在地上炸過一顆衛星了！2016 年 AMOS-6 發射任務中，在靜態點火測試前火箭在發射台上爆炸，連帶的把裝好的 AMOS-6 衛星給炸了，那顆被炸掉的衛星... 是 Facebook 的！


所以... 在福衛五號發射前，你會先看到「背架」把沒裝福衛五號的 Falcon9 火箭先運到發射台上做「靜態點火測試」，然後把火箭降下來，運回 HIF 裡面，把福衛五號裝上去，然後再運到發射台做最後的發射，這整個過程應該會 8 月 18 號左右開始吧！

福衛五號預計將在台灣時間 2017 年 8 月 25 日 02:50 發射升空。


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SLC-4E，福衛五號的發射地

這張衛星空照圖 (Source: Google) 中央的，就是美國加州范登堡空軍基地裡的 SLC-4E 發射台，也就是福衛五號的發射地！

(Source: Google)

福衛五號的運行軌道傾角為 98.28 度 (參考點：正東為 0 度)，所以它必須從美國西岸的 SLC-4E 發射，發射時火箭會往南南西飛行，抵銷地球往東自轉所帶來的東向速度，才能進入傾角 98.28 度、向西飛行的逆轉軌道 (傾角超過 90 度的都是逆轉軌道，低於 90 度的都是順轉軌道)。

這也就是為什麼福衛五號不是從美國東岸的 LC-39A 或是 LC-40 發射升空的原因。而福衛七號的運行軌道傾角則為 24 度，所以它會用位在美國東岸的 LC-39A 發射台由 Falcon Heavy 發射升空。

福衛五號預計將在台灣時間 2017 年 8 月 25 日 02:50 發射升空。

SLC-4E 的位置：
https://goo.gl/maps/fCR7Uz2YYmx


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地圖上的兩個點！

這張 Google 地圖上的兩個點，北邊的那個是美國加州范登堡空軍基地 SLC-4E 發射台。

南邊的那個是... 先猜猜看，答案在下面 :)





SpaceX Falcon9 Formosat-5 台灣福爾摩沙衛星五號 發射任務的第 1 節火箭預定降落點 (31°39'58.0"N 121°39'43.0"W) ！

福衛五號預計將在台灣時間 2017 年 8 月 25 日凌晨 02:50 從 SLC-4E 發射升空，第 1 節火箭預計 152 秒後關機 (高度 65 公里)，然後 156 秒時分離 (高度 70 公里)，然後動力垂直降落在海上降落平台 ASDS 3 號機「Just Read the Instructions」(拜託你讀手冊) 上。

第 2 節火箭則將在 164 秒時第 1 次點燃 (高度 80 公里)，191 秒時整流罩脫離 (高度 110 公里)，551 秒時第 1 次關機 (高度 267 公里)。

最後在 3,890 秒時第 2 節火箭進行第 2 次點火，2 秒後關機，此時福衛五號已經進入停駐軌道 (高度 723 公里)，並在 3,990 秒時與第 2 節火箭分離。

當天大家一起熬夜看首枚台灣自產組裝的衛星上太空吧！


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