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成功了!星舰第四次试飞 平稳落入海面 掌声雷动

北京时间6月6日晚8:50,SpaceX星舰组合体(B11+S29)在得克萨斯州的星港(Starbase)发射场点火升空。这是星舰的第四次轨道测试。

本次是星舰的第四次试飞(IFT-4),上面级为星舰(Starship)飞船,代号S29,下面级为超重型推进器(Super Heavy),代号B11。

北京时间6月6日晚8:50,SpaceX星舰组合体(B11+S29)在得克萨斯州的星港(Starbase)发射场点火升空。这是星舰的第四次轨道测试。

星舰火箭按照预定计划起飞,有一台发动机没有正常启动,不过对于有33台猛禽发动机的超重型推进器来说,这仍在设计冗余内。

起飞时有一台发动机没有正常启动,不过这仍在设计冗余内。星舰百公里加速确实不如常见的电动车快,但是千公里加速会更快一些。图片来源:SpaceX

在升空1分钟后,星舰达到最大动压点(Max Q),并且在升空2分45秒后热分离,B11在随后的下降过程中,按计划抛弃了热分离环(Hot Stage Ring),减轻降落时的重量。

超重型推进器B11按计划返回墨西哥湾。按照直播数据,超重型推进器B11在距离海面不到2千米时还在以音速(340米/秒,1224千米/时)下落,随即马上点燃了12台火箭发动机,超重型推进器B11用20秒,在2千米内从音速到几乎完全刹停。随后,它在海面上倾倒,信号丢失。

图片来源:SpaceX

B11软溅落成功。图片来源:SpaceX

星舰飞船S29按计划继续飞行。根据星链(Starlink)卫星网络传回的直播画面,这次飞行姿态非常稳定,并没有像第三次飞行一样滚动过快,S29始终用隔热瓦抵御再入大气层时的高温冲击。

S29再入大气,视频信号通过星链卫星网络传输。图片来源:SpaceX

但是隔热瓦本身好像并没有撑住,再入大气层的过程中,长时间的高温冲击似乎烧穿了星舰飞船S29尾部的气动翼,极端的环境甚至把直播相机的保护玻璃烧出了裂纹。

一路火花带闪电。图片来源:SpaceX

但是这些损坏似乎并没有成为星舰正常降落的阻碍,虽然直播相机在再入大气层时几乎完全被遮挡住了,但是透过画面中闪烁的火光,再结合数据判断,星舰S29仍然成功在印度洋海面上按计划变更姿态,几乎刹车到静止,倾倒在海面上。

至少从右下角的数据和画面中的火光来看,星舰S29的“软溅落”很成功。不知为何右侧的发动机点火示意图没有显示发动机点火状态。图片来源:SpaceX

爆炸!进化!

很明显,第四次试飞又报废了一枚星舰,但好在这次并不是爆炸,也不是“计划外快速解体”(Rapid Unscheduled Disassembly),而是按照计划落入海面。星舰S29成功“软溅落”在印度洋,超重型推进器B11则“软溅落”在墨西哥湾的海面上。

由于星舰第三次试飞已经成功进入了轨道,所以第四次试飞的重点转向了回收和再利用火箭,火箭下面级超重型推进器需要落地时点火,尽力将速度降低到0,最终以较低的速度溅落到墨西哥湾的海面上。与此同时,上面级星舰飞船也应以受控姿态再入大气层,并最终坠入印度洋。

实战就是最好的测试。回顾星舰的三次试飞,SpaceX每次都能给我们带来更多惊喜。

2023年4月20日,星舰火箭首次在星港发射升空。但起飞过程就有些意外,因为发射场没有做好散热措施,星舰发射时的火焰直接把发射场喷坏了,但好在火箭本体成功起飞。火箭起初一路攀升,最高飞到了大约39千米的高空,最高时速超过2000千米。

然而,发射后3分钟左右,超重型推进器并没有像预期中那样与飞船发生分离,而是继续连接在一起。飞行器经历了一系列发动机故障,高度下降,并在空中翻滚……最终星舰在升空4分钟后爆炸摧毁,没有按计划进入地球轨道,提前结束了测试。

根据SpaceX描述的情况,超重型推进器泄漏的推进剂起火,破坏了推进器与主计算机之间的通讯,导致推进器上的大多数发动机失去控制。在星舰火箭开始翻滚后,自主飞行安全系统(AFSS)发出了销毁指令,但这个指令并没有立即起效,而是意外地延迟了40秒,飞船才发生爆炸。

第一次试飞中,翻滚爆炸的星舰。图片来源:SpaceX

这次试飞后,SpaceX给星舰发射加上了水冷板,还增强了AFSS的可靠性。不然满载燃料的星舰落到地上再爆炸,那可就真的是地对地导弹了。并且还在星舰和超重型推进器之间添加了热分离系统。

2023年11月18日,星舰开始第二次轨道测试。这一次星舰顺利起飞,发射场保持完好。星舰飞船(S25)在升空不到3分钟后,在大约75千米的高度,与携带着33台发动机的超重型推进器(B9)成功分离。而后飞船继续飞行,并达到了接近轨道速度的时速。但与计划不同的是,在点火升空后大约9分钟,团队与星舰飞船失去了联系。星舰失联前最后的高度为148千米,速度超过24 000千米每小时。此外,原本要溅落墨西哥湾的超重型推进器,在与飞船分离不到一分钟后便发生了爆炸。

第二次试飞,超重型推进器爆炸得非常壮观。图片来源:SpaceX

星舰飞船也一样。图片来源:SpaceX

SpaceX最终确定,超重型推进器与星舰分离并开始向预定着陆点移动后,其几个发动机开始关闭,随后其中一个发动机突然失效,最终导致了一连串的爆炸。SpaceX表示,最可能的原因是向发动机供应液氧的过滤器发生了堵塞。他们会在第三次试飞中进行针对性的调整。

在2024年3月14日星舰的第三次试飞中,星舰终于完成了热分离,成功进入太空,并在轨道上完成了燃料输送实验和载荷舱门开合实验。超重型推进器在返回地球时点火减速,但部分发动机未能点火,推力为达到预期,没能实现软溅落;而星舰飞船在再入大气层时滚动过快,未能用隔热瓦抵御高温冲击。最终星舰飞船信号丢失,在返回大气层的过程中烧毁。

星舰第三次试飞热分离。图片来源:SpaceX

X用户POCKN对星舰第三次试飞的建模,8倍速快放,可以看到星舰滚动过快,姿态失去控制,无法用隔热瓦抵御高温冲击,最终失联。图片来源:POCKN/X

责任编辑: 方寻  来源:环球科学 世界新闻网 转载请注明作者、出处並保持完整。

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