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“筷子夹火箭”成了!SpaceX星舰五飞顺利完成测试,马斯克曾吹过的牛成为现实

「筷子夾火箭」成了!SpaceX星艦五飛順利完成測試,馬斯克曾吹過的牛成爲現實

騰訊科技 ·  07:03

北京時間2024年10月13日20時25分左右,SpaceX星艦進行第五次軌道級飛行試驗,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。

經過了前四次的發射歷練,本次星艦再次順利發射升空,並在約6分50秒後,捕獲裝置首次成功抓住了從天而降的幾百噸重的一級火箭,這是人類首次用這種方式回收火箭,網友形象地稱之爲“筷子夾火箭“,後文有詳解。

北京時間21點30分左右,星艦從太空返回,精準降落在了印度洋的預定海域。

SpaceX公司造火箭以快速迭代而聞名,在吸取了第一次發射失敗的教訓之後,在去年第二次發射的時候,進行了N多改進:加固發射臺、增設噴水消音裝置以及星艦和助推火箭改用了「熱分離」的分離方式等等。第二次和第三次試飛表明,採用熱分離的方式是非常有效的。今年6月第四次發射的時候,一級超重助推火箭以半厘米的精度降落在了墨西哥灣,這也爲本次嘗試原位捕獲增加了信心。下面是此前四次發射的扼要回顧。

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,完全靠大氣層剎車,最後銷燬了。

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。

2023年4月20日,星艦曾首次嘗試軌道級發射飛行試驗,但剛起飛就發現三臺發動機沒點燃,在飛行過程中又有三臺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燬。

01 本次發射的新看點

在衆多網友看來,星艦已經進行了五次發射了,每次感覺都差不多,這次該關注什麼呢?這次發射確實有新看點,主要有以下幾個:

1、一級超重助推火箭嘗試返回降落場,嘗試被捕獲機構(網友戲稱「筷子」)捕獲!這是本次測試的重中之重。具體來講,本次採用發射塔架雙機械臂抓取回收的方式,這是世界重型火箭的首次超高空垂直回收,難度可想而知。

圖注:用筷子夾註射器給大家演示一下捕獲機構抓取星艦一級助推火箭。
圖注:用筷子夾註射器給大家演示一下捕獲機構抓取星艦一級助推火箭。

回收精度高:大家對SpaceX獵鷹9號火箭的回收都不陌生了,目前已是常規操作。但這次超重助推火箭的回收可完全不一樣,要求超重火箭更加精準地降落到塔架雙機械臂展開的扇形區域,稍微偏差就會導致火箭和塔架被摧毀。

回收重量大:儘管返回時超重助推火箭中的燃料已消耗得差不多了,但箭體的重量仍然可達275噸!在捕獲機構接住從天而降的火箭瞬間,由於超重作用,瞬時會產生遠大約275噸的作用力,據說捕獲機構可以承受700噸的瞬時衝擊力。除此之外,還要求捕獲機構在接住火箭後還能夠通過阻尼作用快速消耗掉多餘的動能。

巧妙的是,捕獲機構既是回收裝置又是起重裝置,其在回收「超級重型」的同時還能較快地移動該火箭以便快速維護複用,這是「星艦航班化」發射的必然要求。

2、星艦返航的時候,隔熱瓦的牢固程度,翼面的完整度。據悉,在這次發射之前,星艦的隔熱瓦進行了重新貼裝,以便能對抗進入大氣時產生的高溫。據悉,在發射前,星艦更換了全部的1.8萬片隔熱瓦,甚至在不鏽鋼艦體表面也塗上了燒蝕材料作爲輔助隔熱層。新款隔熱瓦的強度是原來的兩倍。但遺憾的是,第四次試飛時候翼面和艦體連接的鉸鏈被燒蝕的問題,這次還是沒有更好的應對辦法,因爲升級要牽扯到結構的大改。估計,等星艦二代的時候才有機會改進吧。

3、除了上面兩個最大的看點變化外,還有一些其他的變化。比如,發射塔架進行了加固和改進;發射時序與此前的相比也有變化;星艦天線的位置進行了微調等等。

02 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四次飛行的拷貝,只是在發射時序上略有微調,星艦從墨西哥灣畔的星艦基地起飛,繞地球飛行不到一圈後,降落在印度洋海域。一級超重助推火箭上次是降落在了墨西哥灣,這次是嘗試捕獲回收。

03 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,通常譯爲超重。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爲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。

04 日本富豪取消了搭乘星艦繞月項目,不知道他是否後悔

雖然星艦進度還是低於預期,但經過五次飛行的星艦已經趨於成熟。今年6月1日,日本富翁前澤友作(Yusaku Maezawa)主導的繞月旅行項目「親愛的月球」 dearMoon發佈公告,宣佈計劃正式取消。

圖注:前澤友作在國際空間站。
圖注:前澤友作在國際空間站。

隨後前澤友作也做了解釋,他表示,2018年和SpaceX簽約時,得到的承諾是將在2023年年底之前「飛向月球」,這件事到目前還沒實現,這樣下去我無法爲人生做別的計劃 。

事情背景是這樣的,2018年9月18日,前澤友作預購了星艦船票,將作爲首位繞月旅行的私人乘客。2021年3月2日,前澤友作公佈了dear Moon計劃的動態更新——面向全世界邀請8個人。2022年12月8日,除了前澤友作之外的8位太空遊客都已選定,並有2名備份遊客。

不過,前澤友作已經去過太空了。2021 年 2月8日,他乘坐俄羅斯聯盟飛船去了趟國際空間站,並在那裏停留了12天,當月20日返回地球。

圖注:美國富翁賈裏德·艾薩克曼。
圖注:美國富翁賈裏德·艾薩克曼。

值得一提的是,就在上個月剛剛完成人類首次商業太空行走的美國富翁賈裏德·艾薩克曼,他和SpaceX簽署有一個叫做「北極星」的計劃,據說該計劃的第三次太空飛行將使用星艦,或許他能成爲搭乘星艦飛太空的第一人呢。

05 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在得克薩斯州博卡奇卡(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。

從2021年SN15測試後,星艦進行的主要是地面測試,包括各種壓力測試,溼彩排等。

2023年4月20日,星艦原型SN24與超重火箭BN7組合體首次嘗試入軌測試,升空後4分鐘爆炸解體。

2023年11月18日,星艦在進行的第二次飛行試驗時,超重助推火箭返航時發生了爆炸,飛船由於在排放多餘的液氧時發生了起火,也沒能完成任務。

2024年3月14日,星艦進行第三次軌道級飛行試驗,星艦成功進入太空,並在軌道上完成了各種試驗,但遺憾的是,星艦離軌點火沒成功,完全靠大氣層剎車,最後銷燬了。

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。

總之,星艦作爲一款全新理念的巨型飛船,星艦讓我們看到了未來飛船的雛形,人類的征途是星辰。

編輯/Somer

譯文內容由第三人軟體翻譯。


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