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不斷爆炸不斷疊代!馬斯克推文曝星艦二發震撼處

美國中部時間11月18日早上7點03分,SpaceX星艦在德克薩斯州的星港(Starbase)發射場點火升空。這是星艦的第二次軌道測試

與計劃中一樣,星艦飛船(S25)在升空不到3分鐘後,在大約75千米的高度,與攜帶著33台發動機的超重型推進器(B9)成功分離。而後飛船繼續飛行,並達到了接近軌道速度的時速。

點火升空時,所有引擎正常工作(圖片來源:SpaceX)

圖片來源:SpaceX

而與計劃不同的是,在點火升空後大約9分鐘,星艦飛船失去聯繫。失聯前它最後的高度為148千米,速度超過24,000千米每小時。另外,原本要濺落墨西哥灣的超重型推進器,在與飛船分離不到一分鐘後便發生了爆炸

推進器爆炸(圖片來源:SpaceX)

SpaceX原本預計,星艦將短暫繞地球飛行,並在升空大約90分鐘後返回地球,降落在夏威夷考艾島附近的太平洋。而如今,SpaceX首席集成工程師約翰·因斯普魯克(John Insprucker)表示,團隊相信星艦最終啟動了飛行中止系統——也就是,很可能已經爆炸了。

星艦沒有走完SpaceX為它設計的全部旅程,但實現了熱分離(hot staging,即在分離前飛船發動機)的星艦,至少比上一次軌道測試時走得更遠了。

上一次,沒有成功分離

此時,距離星艦(S24)的首次軌道飛行測試,已經過去了7個月。

今年4月20日,星艦火箭在星港發射升空。它身長超過120米,由兩部分組成,下面級為超重型推進器(Super Heavy),上面級為飛船,就是星艦(Starship)。火箭起初一路攀升,最高飛到了大約39千米的高空,最高時速超過2000公里。

但那天,且在發射後3分鐘左右,超重型推進器並沒有像預期中那樣與飛船發生分離,兩者繼續連接在一起。飛行器經歷了一系列發動機故障,高度下降,並在空中翻滾……最終星艦在升空4分鐘後被爆炸摧毀,沒有按計劃進入地球軌道,便提前結束了測試。

圖片來源:SpaceX

根據SpaceX描述的情況,在第一次軌道飛行測試中,超重型推進器泄漏的推進劑起火,破壞了推進器與主計算機之間的通訊,導致推進器上的大多數發動機失去控制。在星艦火箭開始翻滾後,自主飛行安全系統(AFSS)發出了銷毀指令,但這個指令並沒有立即起效,而是意外地延遲了40秒,飛船才發生爆炸。

除此之外,發射場的一些設施也在第一次軌道測試中發生了損壞。火箭升空時,推進器上的發動機將發射架炸出一個坑,飛濺的水泥塊和其他碎片撞擊了周圍的基礎設施。

針對上次試射的種種問題,今年9月SpaceX表示已經實施了緩解泄漏的措施,並改進了針對發動機與推進器的硬體測試,還提升了自主飛行安全系統(AFSS)的可靠性。另外,SpaceX也對發射架進行了改進,包含發射塔的加固,以及增加噴水裝置等等。

就像從前一樣,SpaceX仿佛一直是從爆炸中學習的。

不斷爆炸,不斷疊代

其實,早在進入軌道測試之前,星艦原型機就已經在各種測試中不斷被炸毀,當然也包含今年4月的首次軌道測試。而SpaceX在每次爆炸後都會分析數據,疊代設備,迎接下一次測試。

2020年2月28日,編號SN1的星艦原型機在壓力測試中爆炸。這項測試要考驗燃料箱在高壓下保存極冷液體的能力——由於星艦搭載的猛禽發動機使用液態甲烷與液氧推進劑組合,這種能力十分關鍵。工程師將超冷的液氮注入燃料箱,隨著壓強升高,燃料箱爆裂,飛船隨之解體。

雖然實驗結果不盡人意,但團隊也從中發現,燃料箱的破裂發生在推力圓盤(thrust puck)附近。因此,他們將圓盤的結構作為接下來測試的重點,而改造後的下一代原型機SN2在當年3月8日通過了壓力測試。

2020年5月29日,星艦原型機SN4在發動機的靜態點火測試後爆炸,還引發了一場大火。馬斯克表示,是燃料泄漏導致了爆炸,下一代原型機將修復這個問題。不過,在此之前SN4已經通過4次點火測試,成為了當時存活最久的一台星艦原型機。

SN4爆炸(圖片來源:Spadre)

而在幾台飛船爆炸之後,SpaceX甚至開始刻意製造爆炸了。比如,2020年6月23日,編號為SN7的原型機,又在壓力測試中爆炸。不同以往,此次科學家是在測試燃料箱的極限,故意引發了爆炸,白色的氮氣雲噴涌而出。這個時期,團隊想把製造船體用的301不鏽鋼換成304L,實驗結果也的確證實了304L性能強於301。

後來,在飛行測試中,原型機們又經歷了更多激烈的爆炸。

2020年12月9日,星艦原型機SN8進行了令人印象深刻的高空試飛。它最高到達了距離地面12.5千米的空中,在那時關閉了發動機,讓自己躺平,準備滑翔到發射台,再垂直著陸。但在嘗試垂直著陸的過程中,燃料箱的壓力不足導致了硬著陸,原型機爆炸。不過馬斯克依然感到振奮:「光是飛到那個最高點已經很強,而能降落在準確的位置更是史詩級的表現。」

SN8爆炸(圖片來源:SpaceX)

2021年2月2日,SN9也在著陸時因為猛烈的撞擊而爆炸。2021年3月7日,SN10在飛行測試中既達到了計劃的高度,又得以平穩著陸,但著陸時附近能看到一些火焰,幾分鐘後它還是爆炸了。

SN9爆炸(圖片來源:SpaceX)

2021年3月31日,SN11達到計劃高度並返回,但還沒到達地面就就在發射場上空爆炸,碎片如雨點般落下。調查得出的結論是,小規模的甲烷泄漏導致發動機起火,航空電子系統被部分燒毀,並造成了發動機的「硬啟動」,也就是點火時燃燒室燃料過多、壓強過大,最終導致原型機爆炸。

接二連三的失敗,讓SpaceX暫停了試射,改進設計以幫助飛船安全著陸——畢竟,星艦開發團隊的目標是為人類的星際飛行打造可重複使用的運輸系統。2021年5月5日,結構、控制系統和發動機設計都經過調整後,新一代原型機SN15發射,它到達了離地10公里的高空,返回時降落在指定的著陸台。雖然著陸後星艦底部仍有火焰燃燒,但幾分鐘後就被遙控滅火系統撲滅了。

SN15完成了星艦第一次沒有爆炸的高空測試,這也成為了星艦最後一次亞軌道飛行測試。從那以後,SpaceX就在為軌道飛行測試做準備了。

移居火星的未來

在亞軌道飛行測試中,星艦原型機SN15搭載3台猛禽發動機,它的許多前輩也是如此。相比之下,讓星艦進入地球軌道需要更大的動力:超重型推進器擁有33台猛禽發動機,最大可提供7590公噸的推力,超過NASA重型火箭SLS。

投入首次軌道測試前,星艦(S24)已在地球上接受過一系列的考驗,就像以往那些原型機一樣。2022年6月2日,馬斯克在推特宣布,S24通過了低溫壓力測試。後來,它又陸續通過了渦輪啟動測試和靜態點火測試。而編號為S24的星艦與編號為B7的超重型推進器合體後,又一起接受更多測試,並在今年早些時候進入軌道測試的關卡。

當星艦在首次軌道測試中與超重型推進器分離失敗後,馬斯克很快在推特發文:「已經在期待幾個月後進行下次試射了。」

但發射日程不完全由馬斯克和SpaceX決定。星艦在軌道試飛中爆炸後不久,美國聯邦航空管理局(FAA)便對那一次試射展開調查,同時暫停了SpaceX星艦的發射進程。經過近5個月的調查,FAA在9月發表的調查結果顯示,SpaceX在進行第二次星艦軌道測試前,有63項糾正措施必須採取。

這些措施包含了上文提到的重新設計飛行器硬體以防止泄漏和起火重新設計發射台以提升堅固程度等等。針對自主飛行安全系統(AFSS)的額外分析和測試,也是FAA提出的要求之一。

11月15日,FAA宣布已授予SpaceX星艦第二次軌道發射許可,並表示確認SpaceX已滿足所有安全、環境、政策和財務責任要求。如此一來,星艦飛船(S25)與超重型推進器(B9)才得以在今天的星港發射場升空(原本計劃11月17日發射,但因為要替換柵格翼而推遲了一天)。

這一次,雖然SpaceX沒有看到星艦返回地球,甚至沒能目睹它的爆炸;但在此次試射過程中,直到兩級分離完成,都沒有發生像上次一樣的發動機故障。在SpaceX看來,這也算得上一次成功的試飛。

或許有一天,這艘身長120米、能將150公噸有效載荷送上地球軌道的火箭,也將讓SpaceX的火星計劃推進一步。

早在2007年,馬斯克就許下了要讓人類探索火星和定居火星的豪言。他對SpaceX的目標就是讓人類成為「多行星物種」,這樣當地球發生災難的時候,便可以降低風險,增加人類作為一個物種的生存機會。

快訊!「星艦」重型火箭二次試飛仍失敗自毀,馬斯克發聲:祝賀SpaceX團隊!

中共媒體環球網報導:11月18日,美國太空探索技術公司(SpaceX公司)的「星艦」重型火箭二次試飛發射升空。Space X公司隨後證實,發射升空幾分鐘後與「星艦」失聯,被迫啟動自毀系統。美國有線電視新聞網(CNN)稱,「星艦」第二次試飛比今年4月試飛時走得更遠,但依然沒有完成所有預定計劃,最終還是再次爆炸。

同日,SpaceX公司執行長馬斯克在社交媒體X(原推特)上發帖稱,「祝賀SpaceX公司的團隊!」同時轉引了約一個小時前SpaceX公司帳號發布的「星艦」發射時的畫面。

綜合美國「太空」網站等多家外媒此前報導,今年4月20日,「星艦」火箭及飛船集成系統進行試飛,但火箭升空不久後爆炸。依據法新社說法,火箭發動機出現故障,第一級助推器也沒有與上面的飛船分離。馬斯克當時在推特發文對爆炸作出回應,稱「在一次令人興奮的『星艦』測試發射後,祝賀SpaceX團隊!為幾個月後的下一次測試發射學到了很多東西。」

據太空探索技術公司網站介紹,新一代重型運載火箭「星艦」是迄今全球體積最大、推力最強的運載火箭,總高度約120米,直徑約9米。火箭由兩部分組成,底部是「超級重型」助推器,高約69米,配備33台「猛禽」發動機;頂部是飛船,高約50米,可重複利用。

責任編輯: 李冬琪  來源:環球科學 環球網 X 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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