新聞 > 科教 > 正文

成功了!星艦第四次試飛 平穩落入海面 掌聲雷動

北京時間6月6日晚8:50,SpaceX星艦組合體(B11+S29)在德克薩斯州的星港(Starbase)發射場點火升空。這是星艦的第四次軌道測試。

本次是星艦的第四次試飛(IFT-4),上面級為星艦(Starship)飛船,代號S29,下面級為超重型推進器(Super Heavy),代號B11。

北京時間6月6日晚8:50,SpaceX星艦組合體(B11+S29)在德克薩斯州的星港(Starbase)發射場點火升空。這是星艦的第四次軌道測試。

星艦火箭按照預定計劃起飛,有一台發動機沒有正常啟動,不過對於有33台猛禽發動機的超重型推進器來說,這仍在設計冗餘內。

起飛時有一台發動機沒有正常啟動,不過這仍在設計冗餘內。星艦百公里加速確實不如常見的電動車快,但是千公里加速會更快一些。圖片來源:SpaceX

在升空1分鐘後,星艦達到最大動壓點(Max Q),並且在升空2分45秒後熱分離,B11在隨後的下降過程中,按計劃拋棄了熱分離環(Hot Stage Ring),減輕降落時的重量。

超重型推進器B11按計劃返回墨西哥灣。按照直播數據,超重型推進器B11在距離海面不到2千米時還在以音速(340米/秒,1224千米/時)下落,隨即馬上點燃了12台火箭發動機,超重型推進器B11用20秒,在2千米內從音速到幾乎完全剎停。隨後,它在海面上傾倒,信號丟失。

圖片來源:SpaceX

B11軟濺落成功。圖片來源:SpaceX

星艦飛船S29按計劃繼續飛行。根據星鏈(Starlink)衛星網絡傳回的直播畫面,這次飛行姿態非常穩定,並沒有像第三次飛行一樣滾動過快,S29始終用隔熱瓦抵禦再入大氣層時的高溫衝擊。

S29再入大氣,視頻信號通過星鏈衛星網絡傳輸。圖片來源:SpaceX

但是隔熱瓦本身好像並沒有撐住,再入大氣層的過程中,長時間的高溫衝擊似乎燒穿了星艦飛船S29尾部的氣動翼,極端的環境甚至把直播相機的保護玻璃燒出了裂紋。

一路火花帶閃電。圖片來源:SpaceX

但是這些損壞似乎並沒有成為星艦正常降落的阻礙,雖然直播相機在再入大氣層時幾乎完全被遮擋住了,但是透過畫面中閃爍的火光,再結合數據判斷,星艦S29仍然成功在印度洋海面上按計劃變更姿態,幾乎剎車到靜止,傾倒在海面上。

至少從右下角的數據和畫面中的火光來看,星艦S29的「軟濺落」很成功。不知為何右側的發動機點火示意圖沒有顯示發動機點火狀態。圖片來源:SpaceX

爆炸!進化!

很明顯,第四次試飛又報廢了一枚星艦,但好在這次並不是爆炸,也不是「計劃外快速解體」(Rapid Unscheduled Disassembly),而是按照計劃落入海面。星艦S29成功「軟濺落」在印度洋,超重型推進器B11則「軟濺落」在墨西哥灣的海面上。

由於星艦第三次試飛已經成功進入了軌道,所以第四次試飛的重點轉向了回收和再利用火箭,火箭下面級超重型推進器需要落地時點火,盡力將速度降低到0,最終以較低的速度濺落到墨西哥灣的海面上。與此同時,上面級星艦飛船也應以受控姿態再入大氣層,並最終墜入印度洋。

實戰就是最好的測試。回顧星艦的三次試飛,SpaceX每次都能給我們帶來更多驚喜。

2023年4月20日,星艦火箭首次在星港發射升空。但起飛過程就有些意外,因為發射場沒有做好散熱措施,星艦發射時的火焰直接把發射場噴壞了,但好在火箭本體成功起飛。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2000千米。

然而,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,而是繼續連接在一起。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分鐘後爆炸摧毀,沒有按計劃進入地球軌道,提前結束了測試。

根據SpaceX描述的情況,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。

第一次試飛中,翻滾爆炸的星艦。圖片來源:SpaceX

這次試飛後,SpaceX給星艦發射加上了水冷板,還增強了AFSS的可靠性。不然滿載燃料的星艦落到地上再爆炸,那可就真的是地對地飛彈了。並且還在星艦和超重型推進器之間添加了熱分離系統。

2023年11月18日,星艦開始第二次軌道測試。這一次星艦順利起飛,發射場保持完好。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。但與計劃不同的是,在點火升空後大約9分鐘,團隊與星艦飛船失去了聯繫。星艦失聯前最後的高度為148千米,速度超過24 000千米每小時。此外,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。

第二次試飛,超重型推進器爆炸得非常壯觀。圖片來源:SpaceX

星艦飛船也一樣。圖片來源:SpaceX

SpaceX最終確定,超重型推進器與星艦分離並開始向預定著陸點移動後,其幾個發動機開始關閉,隨後其中一個發動機突然失效,最終導致了一連串的爆炸。SpaceX表示,最可能的原因是向發動機供應液氧的過濾器發生了堵塞。他們會在第三次試飛中進行針對性的調整。

在2024年3月14日星艦的第三次試飛中,星艦終於完成了熱分離,成功進入太空,並在軌道上完成了燃料輸送實驗和載荷艙門開合實驗。超重型推進器在返回地球時點火減速,但部分發動機未能點火,推力為達到預期,沒能實現軟濺落;而星艦飛船在再入大氣層時滾動過快,未能用隔熱瓦抵禦高溫衝擊。最終星艦飛船信號丟失,在返回大氣層的過程中燒毀。

星艦第三次試飛熱分離。圖片來源:SpaceX

X用戶POCKN對星艦第三次試飛的建模,8倍速快放,可以看到星艦滾動過快,姿態失去控制,無法用隔熱瓦抵禦高溫衝擊,最終失聯。圖片來源:POCKN/X

責任編輯: 方尋  來源:環球科學 世界新聞網 轉載請註明作者、出處並保持完整。

本文網址:https://tw.aboluowang.com/2024/0607/2064081.html