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美国中部时间11月18日早上7点03分,SpaceX星舰在德克萨斯州的星港(Starbase)发射场点火升空。这是星舰的第二次轨道测试。
与计划中一样,星舰飞船(S25)在升空不到3分钟后,在大约75千米的高度,与携带着33台发动机的超重型推进器(B9)成功分离。而后飞船继续飞行,并达到了接近轨道速度的时速。
而与计划不同的是,在点火升空后大约9分钟,星舰飞船失去联系。失联前它最后的高度为148千米,速度超过24,000千米每小时。另外,原本要溅落墨西哥湾的超重型推进器,在与飞船分离不到一分钟后便发生了爆炸。
SpaceX原本预计,星舰将短暂绕地球飞行,并在升空大约90分钟后返回地球,降落在夏威夷考艾岛附近的太平洋。而如今,SpaceX首席集成工程师约翰·因斯普鲁克(John Insprucker)表示,团队相信星舰最终启动了飞行中止系统——也就是,很可能已经爆炸了。
星舰没有走完SpaceX为它设计的全部旅程,但实现了热分离(hot staging,即在分离前飞船发动机)的星舰,至少比上一次轨道测试时走得更远了。
上一次,没有成功分离
此时,距离星舰(S24)的首次轨道飞行测试,已经过去了7个月。
今年4月20日,星舰火箭在星港发射升空。它身长超过120米,由两部分组成,下面级为超重型推进器(Super Heavy),上面级为飞船,就是星舰(Starship)。火箭起初一路攀升,最高飞到了大约39千米的高空,最高时速超过2000公里。
但那天,且在发射后3分钟左右,超重型推进器并没有像预期中那样与飞船发生分离,两者继续连接在一起。飞行器经历了一系列发动机故障,高度下降,并在空中翻滚……最终星舰在升空4分钟后被爆炸摧毁,没有按计划进入地球轨道,便提前结束了测试。
根据SpaceX描述的情况,在第一次轨道飞行测试中,超重型推进器泄漏的推进剂起火,破坏了推进器与主计算机之间的通讯,导致推进器上的大多数发动机失去控制。在星舰火箭开始翻滚后,自主飞行安全系统(AFSS)发出了销毁指令,但这个指令并没有立即起效,而是意外地延迟了40秒,飞船才发生爆炸。
除此之外,发射场的一些设施也在第一次轨道测试中发生了损坏。火箭升空时,推进器上的发动机将发射架炸出一个坑,飞溅的水泥块和其他碎片撞击了周围的基础设施。
针对上次试射的种种问题,今年9月SpaceX表示已经实施了缓解泄漏的措施,并改进了针对发动机与推进器的硬件测试,还提升了自主飞行安全系统(AFSS)的可靠性。另外,SpaceX也对发射架进行了改进,包含发射塔的加固,以及增加喷水装置等等。
就像从前一样,SpaceX仿佛一直是从爆炸中学习的。
不断爆炸,不断迭代
其实,早在进入轨道测试之前,星舰原型机就已经在各种测试中不断被炸毁,当然也包含今年4月的首次轨道测试。而SpaceX在每次爆炸后都会分析数据,迭代设备,迎接下一次测试。
2020年2月28日,编号SN1的星舰原型机在压力测试中爆炸。这项测试要考验燃料箱在高压下保存极冷液体的能力——由于星舰搭载的猛禽发动机使用液态甲烷与液氧推进剂组合,这种能力十分关键。工程师将超冷的液氮注入燃料箱,随着压强升高,燃料箱爆裂,飞船随之解体。
虽然实验结果不尽人意,但团队也从中发现,燃料箱的破裂发生在推力圆盘(thrust puck)附近。因此,他们将圆盘的结构作为接下来测试的重点,而改造后的下一代原型机SN2在当年3月8日通过了压力测试。
2020年5月29日,星舰原型机SN4在发动机的静态点火测试后爆炸,还引发了一场大火。马斯克表示,是燃料泄漏导致了爆炸,下一代原型机将修复这个问题。不过,在此之前SN4已经通过4次点火测试,成为了当时存活最久的一台星舰原型机。
而在几台飞船爆炸之后,SpaceX甚至开始刻意制造爆炸了。比如,2020年6月23日,编号为SN7的原型机,又在压力测试中爆炸。不同以往,此次科学家是在测试燃料箱的极限,故意引发了爆炸,白色的氮气云喷涌而出。这个时期,团队想把制造船体用的301不锈钢换成304L,实验结果也的确证实了304L性能强于301。
后来,在飞行测试中,原型机们又经历了更多激烈的爆炸。
2020年12月9日,星舰原型机SN8进行了令人印象深刻的高空试飞。它最高到达了距离地面12.5千米的空中,在那时关闭了发动机,让自己躺平,准备滑翔到发射台,再垂直着陆。但在尝试垂直着陆的过程中,燃料箱的压力不足导致了硬着陆,原型机爆炸。不过马斯克依然感到振奋:“光是飞到那个最高点已经很强,而能降落在准确的位置更是史诗级的表现。”
2021年2月2日,SN9也在着陆时因为猛烈的撞击而爆炸。2021年3月7日,SN10在飞行测试中既达到了计划的高度,又得以平稳着陆,但着陆时附近能看到一些火焰,几分钟后它还是爆炸了。
2021年3月31日,SN11达到计划高度并返回,但还没到达地面就就在发射场上空爆炸,碎片如雨点般落下。调查得出的结论是,小规模的甲烷泄漏导致发动机起火,航空电子系统被部分烧毁,并造成了发动机的“硬启动”,也就是点火时燃烧室燃料过多、压强过大,最终导致原型机爆炸。
接二连三的失败,让SpaceX暂停了试射,改进设计以帮助飞船安全着陆——毕竟,星舰开发团队的目标是为人类的星际飞行打造可重复使用的运输系统。2021年5月5日,结构、控制系统和发动机设计都经过调整后,新一代原型机SN15发射,它到达了离地10公里的高空,返回时降落在指定的着陆台。虽然着陆后星舰底部仍有火焰燃烧,但几分钟后就被遥控灭火系统扑灭了。
SN15完成了星舰第一次没有爆炸的高空测试,这也成为了星舰最后一次亚轨道飞行测试。从那以后,SpaceX就在为轨道飞行测试做准备了。
移居火星的未来
在亚轨道飞行测试中,星舰原型机SN15搭载3台猛禽发动机,它的许多前辈也是如此。相比之下,让星舰进入地球轨道需要更大的动力:超重型推进器拥有33台猛禽发动机,最大可提供7590公吨的推力,超过NASA重型火箭SLS。
投入首次轨道测试前,星舰(S24)已在地球上接受过一系列的考验,就像以往那些原型机一样。2022年6月2日,马斯克在推特宣布,S24通过了低温压力测试。后来,它又陆续通过了涡轮启动测试和静态点火测试。而编号为S24的星舰与编号为B7的超重型推进器合体后,又一起接受更多测试,并在今年早些时候进入轨道测试的关卡。
当星舰在首次轨道测试中与超重型推进器分离失败后,马斯克很快在推特发文:“已经在期待几个月后进行下次试射了。”
但发射日程不完全由马斯克和SpaceX决定。星舰在轨道试飞中爆炸后不久,美国联邦航空管理局(FAA)便对那一次试射展开调查,同时暂停了SpaceX星舰的发射进程。经过近5个月的调查,FAA在9月发表的调查结果显示,SpaceX在进行第二次星舰轨道测试前,有63项纠正措施必须采取。
这些措施包含了上文提到的重新设计飞行器硬件以防止泄漏和起火、重新设计发射台以提升坚固程度等等。针对自主飞行安全系统(AFSS)的额外分析和测试,也是FAA提出的要求之一。
11月15日,FAA宣布已授予SpaceX星舰第二次轨道发射许可,并表示确认SpaceX已满足所有安全、环境、政策和财务责任要求。如此一来,星舰飞船(S25)与超重型推进器(B9)才得以在今天的星港发射场升空(原本计划11月17日发射,但因为要替换栅格翼而推迟了一天)。
这一次,虽然SpaceX没有看到星舰返回地球,甚至没能目睹它的爆炸;但在此次试射过程中,直到两级分离完成,都没有发生像上次一样的发动机故障。在SpaceX看来,这也算得上一次成功的试飞。
或许有一天,这艘身长120米、能将150公吨有效载荷送上地球轨道的火箭,也将让SpaceX的火星计划推进一步。
早在2007年,马斯克就许下了要让人类探索火星和定居火星的豪言。他对SpaceX的目标就是让人类成为“多行星物种”,这样当地球发生灾难的时候,便可以降低风险,增加人类作为一个物种的生存机会。
快讯!“星舰”重型火箭二次试飞仍失败自毁,马斯克发声:祝贺SpaceX团队!
中共媒体环球网报道:11月18日,美国太空探索技术公司(SpaceX公司)的“星舰”重型火箭二次试飞发射升空。Space X公司随后证实,发射升空几分钟后与“星舰”失联,被迫启动自毁系统。美国有线电视新闻网(CNN)称,“星舰”第二次试飞比今年4月试飞时走得更远,但依然没有完成所有预定计划,最终还是再次爆炸。
同日,SpaceX公司首席执行官马斯克在社交媒体X(原推特)上发帖称,“祝贺SpaceX公司的团队!”同时转引了约一个小时前SpaceX公司账号发布的“星舰”发射时的画面。
综合美国“太空”网站等多家外媒此前报道,今年4月20日,“星舰”火箭及飞船集成系统进行试飞,但火箭升空不久后爆炸。依据法新社说法,火箭发动机出现故障,第一级助推器也没有与上面的飞船分离。 马斯克当时在推特发文对爆炸作出回应,称“在一次令人兴奋的‘星舰’测试发射后,祝贺SpaceX团队!为几个月后的下一次测试发射学到了很多东西。”
据太空探索技术公司网站介绍,新一代重型运载火箭“星舰”是迄今全球体积最大、推力最强的运载火箭,总高度约120米,直径约9米。火箭由两部分组成,底部是“超级重型”助推器,高约69米,配备33台“猛禽”发动机;顶部是飞船,高约50米,可重复利用。
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