热点丨SpaceX第二代星舰首秀,“筷子夹火箭”二次上演

AI芯天下 2025-01-20 20:30

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前言
在通往月球和火星的征途中,SpaceX仍面临诸多技术挑战。

例如,公司尚未进行轨道飞行测试,也未验证空中加油技术,这对于为飞往月球的飞船补充足够燃料至关重要。

在发射前,SpaceX满怀信心地表示:[新的一年对于Starship来说将是具有转折性的一年,我们的目标是实现整个系统的在线重复使用,并执行越来越具挑战性的任务,逐步实现将人类和货物送入地球轨道、月球和火星的目标。]

然而,随着Starship飞船的损毁,SpaceX雄心勃勃的计划能否继续推进,只能由时间来证明。


作者 | 方文三
图片来源 |  网 络 


SpaceX第二代星舰首秀并不顺利


2025年1月17日,SpaceX公司的星舰在德克萨斯州墨西哥湾沿岸的博卡奇卡星舰基地成功进行了第七次全面测试飞行。


此次飞行试验距离上一次,即第六次测试飞行,仅相隔不到两个月,同时也是第二代星舰的首次亮相。


此次飞行任务顺利执行,一级助推火箭成功返回至发射台,再现了[筷子夹火箭]技术的精确操作。


然而,飞船部分遭遇了技术问题,导致其解体。


首次关键时刻出现在发射后大约7分钟,是否尝试回收助推器,即在发射塔回收助推器,将在这一时刻揭晓。


此前,仅有五次飞行成功在发射场回收了助推器,而第六次飞行时由于通信塔受损,助推器最终在墨西哥湾溅落。


此次,SpaceX并未让期待的观众失望,再次实现了助推器的回收,表现比前五次飞行更为稳定、流畅。


实际上,在起飞后3分多钟时,就已经宣布助推器将返回发射场进行捕获尝试。



按照惯例,首先完成点燃助推器的33个猛禽发动机、克服最大动压、一二级热分离、助推器返航点火等关键步骤。

吸取第六次飞行的教训,SpaceX还在发射塔的机械臂上测试了多个雷达传感器,以便在捕获过程中更精确地测量机械臂与助推器之间的距离。


接下来,本应是重头戏的时刻——大约在发射后17分30秒左右,首次有效载荷部署演示。


除了上次的香蕉,星舰在第七次飞行首次搭载了有效载荷:10个星链模拟器。


这些模拟器在尺寸和重量上与下一代星链卫星相似,将沿着与星舰相同的亚轨道轨迹飞行,并预计在进入大气层时解体。


然而,本应绕地球飞行并坠入印度洋的星舰航天器,即星舰二级,在停止提供遥测数据后,主持人随后确认了[失联],但具体原因尚不明确,导致后续任务被迫中止。


SpaceX随后解释:[星舰在其上升燃烧过程中经历了一次快速的非计划解体。]



尽管如此,这些技术上的提升和改进无疑将增强第二代星舰的可靠性,并为未来实现[筷子夹飞船]技术奠定了基础。


然而,根据今日的飞行表现,新飞船尚需进一步完善。


此次试飞原计划延续第六次发射的做法,进行一项[极限挑战]——星舰在重返大气层时,将故意选择一条更为[陡峭]的轨迹。


在这种情况下,星舰飞船的翼面将承受最大的气动压力,有助于工程师了解星舰能够承受的最大再入压力。


这种看似冒险的测试实际上非常必要,目的是为了后续常规发射确定一个可靠的[安全区间]。


正如汽车制造商测试车辆的极限性能一样,只有明确安全边界,工程师才能为日常任务预留足够的安全余地。



二级火箭升级后的目标和挑战都更进一步


在第七次发射任务中,星舰组合体所使用的超重型助推器,其生产编号为B14,技术规格与第五次和第六次发射所用的一级火箭保持基本一致。


然而,作为二级火箭的星舰飞船,编号S33,与以往有所不同,标志着期待已久的V2版星舰二级火箭的首次亮相。


二级火箭的关机时间推迟了长达26秒,这主要是由于二级火箭的推进剂增加了300吨,因此需要更长时间的燃烧。


一级火箭返回发射塔的点火关机时间提前了近10秒。


这是由于二级火箭推进剂加注量的增加导致火箭整体加速度降低,从而使得一级火箭在分离后与发射台的距离缩短,因此调头点火的时间相应减少。


与第一代相比,第二代星舰在多个方面进行了升级,包括隔热瓦、襟翼结构、航电设备、推进系统等,增强了再入大气层时承受极端高温的能力,也延长了可以执行任务的时间。



第二代星舰的二级推进剂容量实现了25%的增长,由原来的1200吨提升至1500吨。


输送推进剂的隧道管新增了真空夹层,从而增强了其保温性能。


为适应真空环境的[猛禽]发动机,特别配备了全新的推进剂输送系统,并对控制管路阀门及传感器的航电系统进行了改进,以赋予其执行长期在轨任务的能力。


尽管星舰S33的高度增加了2米,但由于推进剂贮箱的显著扩充,其载荷空间有所缩减。


第二代星舰采用了最新一代的隔热瓦,并增设了备用层,以防隔热瓦部分缺失或损坏。


在此次发射中,SpaceX故意移除了部分表层隔热瓦,以对星舰各脆弱区域的热防护性能进行压力测试。


部分区域还采用了全新的金属隔热瓦,其中一些具备主动冷却功能。


SpaceX期望通过此次试飞验证这种新型材料在飞船重返大气层时是否能提供足够的保护,未来可能用其替代现有的隔热瓦。


在星舰侧面,还安装了非结构性、不承力的二级捕获钩,以测试此类突出部件在再入大气层时的热防护性能。


此外,隔热瓦的边缘线条经过了打磨和收窄处理,以解决在第六次发射测试中观测到的再入大气层时的热点问题。


同时,星舰的摄像头数量增加到30多个,以便工程师在飞行期间了解各处硬件的性能;


此外,通信系统也得到了加强,通过星链,星舰能够在飞行的每个阶段实时传输超过120 Mbps的高清视频和遥测数据。



结尾:SpaceX对Starship的未来抱有宏大的愿景


据公司工程师透露,SpaceX正在德克萨斯州的[星际基地]建设一座面积约9.29万平方米的[星际工厂]。


该工厂预计每年将生产数百艘Starship飞船,以支持频繁的太空任务。


这些飞船计划执行长期太空任务,包括前往月球或火星,或作为加油船为其他飞船补充燃料。


而超级重型助推器则计划返回地球,为下一次飞船发射做准备。


由此可见,如果星舰成功,将对星链的发展产生巨大的推动作用。


马斯克曾表示,2025年将发射25次[星舰]。因此,这样的[壮观场面],2025年将会频繁出现。



一方面星链业务的发展需要,另一方面NASA也期待星舰来撑起门面。


按照NASA的载人登月舱计划,2025年要完成两艘星舰的在轨无人对接,并进行吨级甚至百吨级的推进剂在轨转移测试。


波音公司目前的表现令人失望,NASA只能寄希望于马斯克的[财力]。


部分资料参考:腾讯科技《SpaceX成功复现[筷子夹火箭],但飞船发生了解体》,爱范儿:《马斯克二代星舰第一飞,再次「筷子夹火箭」,但二级解体了》,果壳:《[筷子夹火箭]奇迹再现,但这次马斯克可能真要哭了》,三体引力波:《第二代星舰首飞失败原因探究》,财经下午茶:《马斯克又整活:[星舰]第七发,主打一个不怕炸!》

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END


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