北京時間2024年11月20日06時整,SpaceX星艦進行第六次綜合測試飛行試驗,發射地點仍然位於美國德克薩斯州墨西哥灣畔的博卡奇卡星艦基地。本次試飛距上次第五次試飛間隔僅一個多月,這也是時間間隔最短的一次星艦測試飛行。
本次發射順利升空,但一級助推火箭在返回的時候出現問題,沒進行嘗試「筷子夾火箭」,而選擇降落在墨西哥灣,火箭在接近海面時發生爆炸。飛船完成首次「在軌點火試驗」,完整降落在了印度洋預定海域。
美國當選總統川普當日前往德克薩斯州,出席觀看了星艦的第六次試飛。
本次星艦的編號為S31.超重助推火箭的編號為B13.S31是最後一艘一代星艦,下次發射將使用全新的二代星艦。二代星艦將有更好的防熱能力,更加改進的發動機,以及能搭載更多燃料。二代星艦也將開展攜帶載荷發射試驗,或許最初的載荷是星鏈衛星。
本次發射與第五次發射相同點和不同點
1、整體上來看,本次發射應該是對第五次發射的再次驗證,看起來有點像第五次發射的增強版本。本來這次發射同樣演示「筷子夾火箭」,但由於火箭出現問題,並沒有進行嘗試火箭回收試驗,最終濺落大海。
2、本次星艦飛船進行一次重要的技術驗證:在軌點火試驗。在發射後大約38分左右,星艦在外太空滑行的時候,再次點燃發動機,也就是「在軌點火試驗」。該試驗的目的是為今後星艦能夠從軌道飛行中脫離軌道安全返航。
值得注意的是,迄今為止,星艦的歷次測試飛行都還不算是真正的軌道飛行。這是因為,歷次星艦的最高速度都還沒達到第一宇宙速度,軌道的近地點也都在50公里左右,還在大氣層內,嚴格來講屬於「跨大氣層軌道」。因此可以不需要脫軌制動點火,在大氣阻力的幫助下就可以再入大氣層。
助推火箭B13接近海面畫面。
助推火箭B13降落海面後發生爆炸。
飛船成功完成相關驗證,降落在預定海域。
但如果將來進行真正的軌道飛行的時候,星艦要想返回地球,就必須進行在軌點火制動了。理解了這部分基礎知識,才能理解為什麼這次「在軌點火」試驗的重要性。
3、星艦飛船的隔熱系統進行了調整。星艦在進入大氣層的時候,由於和空氣劇烈的作用,會產生高溫,進入所謂的「黑障」階段,因此防熱非常重要,這也是各種航天器在返回時都要經歷的階段。星艦第四次測試飛行,在進入大氣層的時候隔熱瓦發生掉落,翼面被燒穿,雖然最終還是降落在了預定海域,但是傷痕累累。第五次測試飛行的時候,翼面同樣也有不同程度的燒壞,但比第四次的時候要好得多。
其實,星艦的每次試飛在防熱問題上都有更新和疊代。第五次試飛的時候,你是否留意到在黑色的隔熱瓦之間有一些是白色的?那是因為在黑色的防熱瓦上塗上了一層鋁,因為鋁熔化的溫度和艦體不鏽鋼強度開始降低的溫度比較接近,這能用來指示艦體的受熱情況。
本次發射進行了更多的防熱保護和實驗措施,對星艦的防熱能力進行極限測試。有意思的是,本次星艦的隔熱瓦反而比上次變少了,這是因為沒有隔熱瓦的部位是未來星艦安裝返回掛載機構的位置,也是為未來的二代星艦做技術驗證。
4、發射時間上有講究。第五次發射選擇在當地時間上午時分,但當星艦飛行完畢進入大氣層降落在印度洋的時候,降落地點已是傍晚時分了,光線不是太好,很難看清星艦降落在洋面上的細節。本次發射選擇在了當地時間傍晚,星艦在經過跨越13個時區的飛行之後,抵達印度洋降落點的時候恰逢那裏的早上,光線充足,有利於影像拍攝。
飛行時間、飛行節點和飛行軌跡
本次飛行的飛行時間和飛行軌跡幾乎是對第五次飛行的拷貝,在發射時序上也幾乎一致。星艦從墨西哥灣畔的星艦基地起飛,升空7分鐘後超重火箭原位捕獲回收,升空65分鐘後星艦在南印度洋海域降落。軌道高度為50公里X235公里,繞地球飛行不到一圈。
圖註:本次飛行與第五次飛行一樣,都是從墨西哥灣畔起飛,降落在印度洋。
站在「巨人」肩上的星艦飛船
給還不熟悉星艦結構的朋友插入一個簡單的說明。起飛階段,星艦要靠助推火箭助力升空,這枚助推火箭的英文名是Super Heavy,通常譯為超重。
超重火箭高71米,安裝有33台猛禽發動機,這些發動機一起工作,能夠產生約76000千牛的推力。星艦本身安裝有6台猛禽發動機,當助推火箭分離後,會接力飛行,最終讓星艦進入地球軌道。
星艦和超重火箭的組合體近地軌道運載能力為150噸,超越了阿波羅登月計劃中使用的土星五號火箭和執行阿爾忒彌斯一號任務的Block1火箭,是人類研發過的最強火箭發射系統。
星艦測試的重要節點事件
此前星艦的每次測試發射,騰訊太空都進行過完整的跟蹤報道,下面是我們整理的從2019年以來到現在的重要節點。
2019年7月26日,SpaceX對最早的星艦原型機「星蟲」(starhopper)進行了高度20米的自由懸浮測試。
2019年8月27日,SpaceX再次對「星蟲」進行測試,成功飛行到150米的高度並安全着陸。
2020年8月5日,星艦原型SN5完成了高度150米的自由懸浮測試。由於沒安裝頭椎,SN5外觀看起來就像是一個30多米高的圓柱形不鏽鋼大水塔。
2020年8月25日,星艦原型SN6同樣完成了高度150米的自由懸浮測試。
2020年12月10日,星艦原型SN8進行了12.5公里高度的測試飛行,在最後落地的時候發生墜毀爆炸。
2021年2月3日,星艦原型SN9再次進行了10公里高度的測試飛行,仍然是在最後落地的時候發生墜毀爆炸。
2021年3月4日,星艦原型SN10第三次進行了10公里高度的測試飛行,穩穩落地,但在落地數分鐘後,還是發生了爆炸。
2021年3月27日,星艦原型SN11第四次進行了10公里高度的測試飛行,失敗的更慘,箭體炸成碎片。
2021年5月6日,星艦原型SN15在德克薩斯州博卡奇卡(Boca Chica)成功進行了高空飛行測試,這是SpaceX星艦原型第五次挑戰10公里級高度,也是首次沒有發生爆炸事故的完美着陸。
下面進行的歷次測試飛行進入了全新的階段,就是所謂的「綜合測試飛行」,也就是星艦和超重助推火箭的合體飛行。
2023年4月20日,星艦曾首次嘗試軌道級發射飛行試驗,但剛起飛就發現三台發動機沒點燃,在飛行過程中又有三台發動機陸續出現故障,導致箭體發生異常旋轉而失控,最終不得不主動引爆銷毀。
2023年11月18日,星艦在進行第二次飛行試驗時,超重助推火箭由於液氧管道發生堵塞,在返航時發生了爆炸,星艦已飛到了太空的高度,但由於在排放多餘的液氧時發生了起火墜毀,沒能完成既定任務。
2024年3月14日,星艦進行第三次軌道級飛行試驗,星艦和超重助推火箭成功分離,助推火箭濺落在大海。幾分鐘後,星艦成功進入太空,並在軌道上完成了「在軌燃料輸送試驗」以及「載荷艙門開合試驗」,但遺憾的是,星艦離軌點火沒成功,燒毀在大氣中。
2024年6月6日,星艦進行了第四次軌道飛行試驗,助推火箭按計劃成功降落在海面。星艦飛行約一個小時,在進入大氣層的時候隔熱瓦發生掉落,翼面被燒穿,但最終還是堅持到降落海面,幾乎完成了所有的既定任務和目標。
2024年10月13日,星艦進行第五次測試飛行。在星艦發射約6分50秒後,發射塔架上的捕獲裝置首次成功抓住了從天而降的幾百噸重的助推火箭,這是人類首次用這種方式回收火箭,網友形象地稱之為「筷子夾火箭」。
據悉,未來星艦的發射頻率會越來越高。星艦的下次發射將採用全新的二代飛船,大家可以繼續期待一下。