SpaceX超重-星舰第六次试飞成功!
SpaceX超重-星舰第六次试飞成功!
2024年11月20日6点,美国太空探索技术公司(SpaceX)成功完成“星舰”重型运载火箭的第六次试飞发射。这枚火箭从墨西哥湾沿岸得克萨斯州南部的一处发射场准时发射升空。
此次试飞的目标之一是让巨大的“超重型”助推器通过一对机械“筷子”夹住,迅速返回其发射时的塔架原位。但在飞行几分钟以及发出初步的“捕捉”指令后,SpaceX更新了指令,决定跳过这一复杂的返回操作,而是让助推器直接溅落在了墨西哥湾。
过程中,“星舰”成功实现了此次测试飞行的一个重要目标。大约飞行了35分钟时,一台猛禽火箭发动机首次在太空失重真空环境下成功点燃。这是“星舰”未来进行轨道飞行的一个关键步骤,因为它证明“星舰”有能力从轨道上减速脱轨并被带回地球,而不会变成失控的超大型太空垃圾。
与之前的测试飞行一样,此次试飞中,“星舰”并没有进入轨道,而是按照设计沿亚轨道路径飞行。重新进入地球大气层后,飞行器上的襟翼开始发挥作用,首先引导飞行器进行俯冲。接着,在火箭发动机的帮助下,襟翼又将飞行器引导回类似垂直的姿态。最终,在发射约一小时后,“星舰”成功落入印度洋。
此外,SpaceX团队在飞船的货舱中放置了一个毛绒香蕉。飞船底部表面的隔热瓦可保护飞船免受重返大气层时的高温影响。在此次飞行中,SpaceX没有在飞船底部的整个区域安装隔热瓦,旨在测试次级隔热材料,这些材料的设计目的是在飞船的隔热瓦可能发生脱落的情况下,防止高温热量直接烧毁火箭的外壳。
此次试飞的助推器B13,箭高71米,直径9米,干质量275吨,推进剂最大加载量3400吨,全功率起飞推力可达7590吨力。星舰起飞推力相当于66架波音747客机的推力总和,横向对比更震撼:星舰起飞推力轻松超过苏联N1火箭4600吨力,是美国SLS的1.9倍、土星五号两倍、中国长征五号7倍。
值得注意的是,此次试飞的飞船S31起飞质量为1319.5吨,包括1200吨推进剂和119.5吨干质量,比之前星舰120吨减重约500公斤。为了测试S31再入极限,测试团队移除2100块隔热片,包括前后襟翼之间的8列隔热片。星舰通常贴有18000块隔热片,标准款每块重381克。这次移除2100块,粗略估算应减少800公斤。但多个信息源给出的是减少500公斤。推测应该是移除的2100块,并不是尺寸和质量都相同的隔热片。
尽管没能上演「筷子夹火箭」,但星舰第六飞仍有很多看点不可错过,尤其那些不可忽视的精彩细节。SpaceX官网在总结第六飞时承认了这点:「由于发射与捕获塔的关键硬件触发了自动健康检查系统中止进行捕获尝试。」
发射两天后,即美中时间11月21日下午时段,有人在发射塔顶搭建脚手架,对受损的通信塔进行维修。威力巨大的起飞推力,导致的破坏不止于此。发射后重新开放博卡奇卡海滩,有民众和星舰迷捡到多块隔热片,拍照上传至社交媒体,分享发现的喜悦,同时为星舰技术的持续改进加油鼓劲。隔热片成了一种另类的航天纪念品,让更多人意识到史上最大航天器的复杂性和技术难度。
这些被捡到的隔热片保存较为完好,呈六边形,表面黑色,背面带有安装使用的凹槽和结构支撑。隔热片脱落现象并非只此一次。事实上,每次星舰试飞后都会留下一些特别纪念物,毕竟星舰还处在开发测试阶段。造成隔热片脱落的原因,包括起飞阶段的剧烈振动和压力,发射时的气动载荷可能导致部分安装不牢固的隔热片脱落,以及可能存在个别隔热片未完全通过质量检测。这正是SpaceX持续改进隔热系统的重点之一。通过分析每次试飞后回收的残骸和数据,可以优化隔热片的设计、制造和安装工艺。比如使用更加坚固的粘合材料或固定结构,测试不同形状或布局的隔热片,进一步提高热防护系统的整体性能。
外界已知的故障点:一二级热分离后,B13冷却管疑似被扯断。视频画面显示,最左侧就是箭体外侧正常的冷却管;中间画面箭头指向被扯断的冷却管;右侧画面圆圈里就是断掉的一段冷却管。这类故障也会触发自检系统报警,显示无法达到符合B13飞回发射场并执行捕获回收的条件。因此在升空不到4分钟,发射总监宣布:Booster Offshore Divert(助推器离岸转向),表示取消B13原位回收操作,系统默认执行海面溅落。遗憾的是,我们无法目睹「筷子夹火箭」,这次未能再次验证超重型火箭原位捕获回收技术;欣慰的是,这恰好成功检验了发射系统的安全运行机制,也是开发团队优化发射与返回的软件控制及准许标准的具体表现。
发射升空6分54秒,B13受控垂直溅落在墨西哥湾海面。B13海面软着陆时间点标记为:2024年11月19日22:06:54(UTC);2024年11月20日6:06:54(北京时间)。具体坐标点:北纬 25°54'50.22",西经 96°52’45.01”。距离星舰基地发射场只有10多公里。对比几次试飞的火箭溅落点,B13、B11、B10。
受控溅落8秒后,触发FTS引爆箭体。附近有观察人员及任务船只记录全过程。这次不会打捞B13。SpaceX只打捞过B11箭体残骸(主要是推进系统部件)。SpaceX成功打捞超重型B11第一级谢幕,第二级继续飞行。升空25分,SpaceX直播画面开始显示S31载荷舱内影像,一只香蕉成为主角。这是已知星舰搭载的第一个有效载荷,尽管它并不会真的被部署到太空中。据称这是来自SpaceX内部工作人员的提议,意在为首次有效载荷测试增加趣味性。这种载荷并非传统意义上的卫星或科学仪器,很符合SpaceX一贯的文化特色。与SpaceX历史上的其他著名载荷(比如猎鹰1号的奶酪、重鹰首飞时特斯拉轿跑)进行比较,这是一次有趣且低调的技术验证。香蕉虽小,但它标志着星舰首次搭载有效载荷,这对测试货舱的密封性、热保护系统以及振动影响具有重要价值,此次飞行数据还会为未来大规模载荷(如卫星、探测器、机器人、宇航员)的搭载提供参考。S31高精度软着陆于印度洋,具体的香蕉状况尚未被官方披露,但在社交媒体上引发了大量关注与调侃。通过这种非正式的有效载荷,SpaceX再次传递出一种信号:航天探索不仅仅是严肃的科学任务,也可以充满趣味和灵感,充满好奇心的灵魂更有趣。另外,搭载香蕉跟这次任务徽章、S31头锥贴花「香蕉人」遥相呼应,风格一致。
S31任务徽章S31贴花 S31贴有香蕉,啥内涵?升空37分47秒,S31在轨启动单台猛禽真空点火,尽管只有短短几秒,但这是星舰第一次尝试并成功太空点火(星舰第三飞原计划尝试,因S28飞行姿态不稳而取消)。通常,在轨点火是为了脱轨,发动机喷口朝向飞行方向点火,以便反推减速。但S31只是沿着跨大气层轨道飞行(-8x190km),用不着翻转姿态反推减速,就可以脱轨再入。所以,这次演示在轨点火,并没有调转方向,而是背向点火,以加速飞行。在轨点火后,S31速度从启动前的26563公里/小时,加速到26641公里/小时,飞行轨道也从-8x190km调整为-50x228km。但远地点仍是190公里。相比,第五
此次试飞的成功,标志着超重-星舰项目的轨道级试飞过渡至第二阶段。星舰凭借其强大的推力、高效的推进系统和可重复使用性,代表了航天领域的重大突破,有望开启人类星际旅行的新纪元。