怎么看待猎鹰9号（看了6年还无法抄袭）
怎么看待猎鹰9号（看了6年还无法抄袭）从时间序列18也就是点火后160秒开始到时间序列29也就是点火后第270秒结束，在这110秒内，一级火箭的高度缓步提升到了141公里，速度在重力的作用下从5600公里每小时下降到了约1100公里每小时，270秒这一时刻，就是一级火箭在本次任务中达到的最高点，141公里！所以上面提到的较为神奇的一幕之就，一二级火箭的分离点并不是一级火箭的最高点，一级火箭在后续的100多秒钟里又爬升了一倍左右的高度，如果从141公里高度的视角来定义，猎鹰9号的一级火箭的回收其实就是轨道级回收！因为此次任务一级火箭要陆地回收，也就是它要回到发射场地的回收平台上，所以一级火箭必须调头往回飞，一级火箭先通过其搭载的冷气推进器进行调头，也就是机械翻转，幅度大约在90度，然后一级火箭发动机二次点火，极速缓冲一级火箭在水平方向上的速度，几秒钟之后就可以将其调整为原前进方向的反方向，如此一来，回程的水平速度与原有向上的速度
相较于火箭发射而言，火箭的自主式垂直回收更显得科技满满，因为全世界目前也只有SpaceX能够完成轨道级自主式火箭回收！经常观看SpaceX猎鹰9号发射各种任务，也自以为对猎鹰9号的一级火箭回收流程有了基本的了解与掌握，但前几天通过表格收集了SpaceX的Transport-3任务的时间、速度、高度的数据，发现了一个难以理解的现象：
猎鹰9号一级火箭在Entry Burn之后按理来说应该处于“自由落体”的状态，速度应该越来越快才对，而实际上，此时的猎鹰9号一级火箭却还在大幅降速！
在发动机不点火的火箭能够在超高空高速坠落时被动降速，真的很难理解！大家可以先看一下这份表格，它以10秒为时间单位，详细记录了猎鹰9号一级火箭从点火到着陆时的速度与高度：
每10秒间隔的高度速度数据表格
在SpaceX的Transport-3卫星便车任务中，猎鹰9号一级火箭从点火升空到垂直着陆总共用时508秒，一级火箭在运行到15号时间序列也就是第140秒的时间，Meco节点到来(Meco=Main Engines Cut Off，也就是一级火箭发动机关闭)，在此时刻，一级火箭达到了其在此次任务中的最高速度，约为5940公里每小时，此时一级火箭的高度约为64公里，5秒之后，一二级火箭分离。
前140秒的数据
前15个时间序列很好理解，猎鹰9号跟其它不可回收的火箭在功能目标上没有什么区别，就是让一级火箭猛烈地进行冲刺，谋求为二级火箭带来更高的初速度与高度，从第17号时间序列开始，较为神奇的一幕出现了！
因为此次任务一级火箭要陆地回收，也就是它要回到发射场地的回收平台上，所以一级火箭必须调头往回飞，一级火箭先通过其搭载的冷气推进器进行调头，也就是机械翻转，幅度大约在90度，然后一级火箭发动机二次点火，极速缓冲一级火箭在水平方向上的速度，几秒钟之后就可以将其调整为原前进方向的反方向，如此一来，回程的水平速度与原有向上的速度共同作用，一级火箭开始在分离点上进行一个返程的抛物线运行，后续几个时间序列上的综合速度与高度也印证了这一点。
从时间序列18也就是点火后160秒开始到时间序列29也就是点火后第270秒结束，在这110秒内，一级火箭的高度缓步提升到了141公里，速度在重力的作用下从5600公里每小时下降到了约1100公里每小时，270秒这一时刻，就是一级火箭在本次任务中达到的最高点，141公里！所以上面提到的较为神奇的一幕之就，一二级火箭的分离点并不是一级火箭的最高点，一级火箭在后续的100多秒钟里又爬升了一倍左右的高度，如果从141公里高度的视角来定义，猎鹰9号的一级火箭的回收其实就是轨道级回收！
回推返程前半个抛物线线
后续，从时间序列29到时间序列41，也就是从点火后280秒到点火后390秒，对！又是110秒的时间，一级火箭走完了抛物线的下半段，高度从141公里下降到了约72公里，速度也在重力的作用下从最高点的1100公里每小时加速到了约4300公里每小时，而这段历时280秒的抛物线，其水平距离大约就是一级火箭分离点到回收平台的水平距离，言外之意，在第390秒的时候，一级火箭在水平距离上应该已经很接近回收平台了，跨越了水平距离之后，接下来一级火箭就要重点控制其高度与速度了，以求在着陆时尽量稳当。
第二个110秒的后半个抛物线
在42号时间序列也就是点火后的第405秒，一级火箭开启了EntryBurn，也就是重入大气层点火，在Transport-3任务中，一级火箭的EntryBurn持续时间约为23秒，其效果是将火箭的速度从4722公里每小时急速减缓到了2622公里每小时，而火箭的高度也从53.6公里来到了29.2公里，EntryBurn的减速效果立竿见影，后续，对，在后续的40秒里，此次任务真正神奇的一刻来了！
EntryBurn结束的时间大约是第430秒，从这一时刻起，由于没有发动机提供向上的作用力，一级火箭当前只受到两股力量的作用，其一是显而易见的重力，其二是火箭当前下坠方向上的大气阻力，那这两股力谁更大呢？不妨先看一看火箭在这40秒内的速度变化，因为物理上有句话：
“力是改变物体运动状态的原因”，而速度正是物理运动状态的一个表象。
从第430秒到第470秒，一级火箭的速度从2622公里每小时下降到了1216公里每小时，火箭的高度从29.2公里来到了5.4公里，有没有觉得奇怪的地方？
处于下落状态的一级火箭，在下落的大约24公里内，下落速度越来越低！再强调一遍：猎鹰9号一级火箭在没有发动机点火的前提下，从29.2公里下降到5.4公里的过程中，其下落速度越来越低！这就是本期内容开篇提及的那不可思议的一幕！
看到这里全是一堆数据表格，您可能已经视线模糊，来，咱们再看一下速度随时间、高度随时间的曲线图，一目了然，先看一下一级火箭的高度随时间的曲线图：
一级火箭高度随时间变化图
由上图可以清晰地看出一级火箭的六个时间段，迅猛爬升阶段、一二级分离阶段、返程抛物线阶段、再入点火（EntryBurn）阶段、神奇的阻力控制阶段以及最后的LandingBurn阶段。火箭速度随着时间的变化曲线图如下所示：
一级火箭速度随时间变化图
速度的变化阶段需要重点罗列一下：
- 迅猛爬升阶段，火箭速度的变化曲线的斜率是最大的，也就是加速度最猛烈的阶段
- 分离点，一二级火箭分离前一级发动机会熄火，失去了推力的一级火箭在重力的影响下速度略有降低，但期间有一次返程逆推，速度降低的幅度并不明显
- 返程抛物线阶段，左半部分速度下降十分明显，原因是返程逆推结束之后，一级火箭已完成了水平方向的调头，其向上的垂直速度在重力的影响下快速下降，最低时进入了跨音速状态，后半程的起点，火箭处于此次任务的最高点，垂直向上的速度已被重力中和殆尽，此时火箭在重边的继续影响下开始下坠，速度越来越快。
- EntryBurn阶段，可以看到火箭速度下降的效果十分明显，短短25秒左右的时间，火箭的速度就从4500公里每小时左右下降到了约2600公里每小时左右。
- 重力二次加速阶段，很明显EntryBurn结束之后，失去了发动机向上推力的一级火箭在重力的影响下有短暂的加速下坠。
- 神奇的阻力降速阶段，阶段5的重力二次加速阶段持续的时间很短，猎鹰9号不知开启了什么操作，下坠速度再次快速下降，下降的幅度很接近于EntryBurn的效果，这里就是最神奇的那40秒！
- LandingBurn阶段，没啥好说的，当一级火箭距离地面大约2.5公里时，发动机再次点火，稳稳地将火箭降落到了回收平台的靶心。
一级火箭降落瞬间
回到笔者最关心的那个点，那40秒的被动降速现象应该怎么解释呢？只能说一级火箭在这个阶段，其受到的大气阻力大于火箭自身的重力，因为只有这种情况，才能让火箭在下降过程中不断降速，火箭箭体几乎垂直于地面，箭体本身带来的大气阻力肯定不大，那当下就只有一个解释了，猎鹰9号一级火箭的顶部有四个网格鳍，每片网格鳍的规格大约是长2米，宽1.2米，由钛金材料打造，应该就是这四片钛金的网格鳍，充当了火箭的降落伞，至于网格鳍在大气中穿越时能够提供多少阻力，这应该属于流体力学的范畴。
笔者不才，没怎么学过流体力学，下了NASA关于网格鳍的技术介绍文档，看的也是一知半解，无独有偶，周末打球遇到了一个高二的学生，我就跟他提起了流体力学在大气中的阻力表现，他说好像有一个公式，意思是阻力等于K乘以速度的平方，其中K中阻力系数，只要知道了K值就能知道阻力的大小，但无奈网络上根本搜索不到火箭高速降落时的K值，但速度是知道的，笔者尝试着通过倒推的方式来计算一下这个K值，先放出我的计算结果图表：
首先明确两个时间点，430秒和470秒，430秒时的速度约为728米每秒，470秒时的速度约为338米每秒，430秒时的高度是29200米，470秒时的高度是5400米，这都是猎鹰9号一级火箭在Transport-3任务中的实时数据。
其次，需要明确一点，猎鹰9号在上述40秒中并非垂直下落，而是以微弱的角度倾斜向下坠落的，这里就是15度夹角来计算，这40秒里，猎鹰9号的垂直高度下降了约23800米，这也是一级火箭在这40秒里的移动距离，平均速度是595米每秒。
再次，根据速度差跟时间的比值就是加速度这一粗略的计算方式得知，一级火箭在这40米内斜向上的平均加速度约为9.76，而经过了EntryBurn的一级火箭的质量约为30000千克，那么根据力等于质量与加速度的乘积这一公式就可以得出，这40秒内一级火箭斜向上的合力约为293000牛，而这个合力是阻力减去重力的结果，那么阻力就是合力加个294000牛的重力，阻力的值就是587000牛。
最后，让阻力值除以平均速度的平方，那么就可以得出一级火箭综合体的阻力系数K的值，大约为1.66（这种计算肯定有问题，还请有兴趣的高手基于文中的数据能够给出更科学的计算过程），而对火箭综合体而言，其中在空气阻力方面发挥绝对作用的，肯定是一级火箭顶部的那四面钛合金网格鳍，它不仅负责EntryBurn之后的火箭降速，更是借助这股强大的阻力实时调整火箭的姿态与运行轨迹，实现一级火箭的精确着陆，个人认为，这40秒才是猎鹰9号一级火箭能够实现精准降落的超级黑科技！为什么这么说呢？
一级火箭着陆失败爆炸
火箭从点火到分离这个阶段，所有的多级火箭都可以轻松完成；一级火箭在高空的机动翻转与发动机二次点火，在技术上已经没有了难度；EntryBurn和LandingBurn也是发动机的多次点火技术，只有EntryBurn之后LandingBurn之前的这个阶段，也就是从超音速状态，到跨音速阶段，最后到亚音速状态下借助网格鳍实现的被动降速与姿态调整，才是最最难的！SpaceX在首次成功回收之前的所有失败，想必多数都是死在这个阶段！这个阶段可谓是火箭回收的“蜀道”，难于上青天！
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