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马斯克的“星舰”又炸了!

  北京时间11月18日晚9时3分,当地时间早8时3分,美国太空探索技术公司(SpaceX公司)进行第二次“星舰”(Starship)重型运载火箭的无人飞行测试。

  “星舰”在到达地球上空约90英里(约145公里)的高度后失去了联系,并启动了“自动飞行终止系统”爆炸自毁。虽然SpaceX官方表示,与首飞相比,此次试飞是“成功的”,但这次试飞却让美载人登月计划大概率“流产”。

  马斯克发文祝贺团队

  “星舰”发射升空约2分45秒,第二级飞船启动6台猛禽发动机,并与第一级重型助推器分离。级间热分离是“星舰”此次首度推出的分离方案,这次测试中进行了成功验证。“星舰”发射升空约3分20秒,重型助推器在墨西哥湾上空爆炸。

  “星舰”则继续飞行,在高度达到148公里,速度达到24124公里/小时后,直播画面的数据就停止了更新。“星舰”发射升空约11分30秒,SpaceX宣布确认“星舰”未能按计划飞行。随后SpaceX直播间主持人兼工程师约翰·因斯普鲁克在直播间证实, “星舰”已被迫触发其自毁系统。

  美国联邦航空局(FAA)随后也证实,美国太空探索技术公司“星舰”火箭系统发射时发生事故,异常情况导致飞行器失联。目前,暂无人员伤亡或公共财产损失报告。

  按照SpaceX的计划,本次试飞飞船未计划进入近地轨道,只是绕地球飞行约3/4圈,并计划演示一二级火箭的分别回收。第一级助推器将在分离后坠落墨西哥湾,第二级飞船再入大气层后将以类似航天飞机的姿态返回,降落夏威夷附近的太平洋海域。

  美国宇航局局长比尔·尼尔森在X(原推特)上祝贺SpaceX团队“在今天的飞行测试中取得了进展”。他说:“太空飞行是一次大胆的冒险,需要敢于尝试的精神和大胆的创新。今天的测试是一个学习的机会,然后再次飞行。”

  当天,美国太空探索技术公司总裁马斯克也在社交媒体上转引SpaceX公司账号发布的“星舰”发射时的画面,并写道:“祝贺Spacex公司的团队!”在本次试飞前,马斯克就曾表示,希望不要把期望定得太高,此次计划与4月“首飞”计划相似。

  试飞结束后,SpaceX通过X平台的官方账号发文称,“祝贺整个SpaceX团队完成了令人激动的‘星舰’第二次综合飞行测试!‘星舰’在超重型助推器上全部33个猛禽引擎的推动下成功升空,并顺利分离。”

  “有了这样的测试,成功便来自于我们所学到的东西,今天的测试将帮助我们提高‘星舰’的可靠性,因为SpaceX寻求使生命‘多行星化’。”SpaceX在推文中写道。

  失败了,但更有进步

  今年4月,“星舰”迎来首次飞行试验,但升空后即发现一级有多台发动机工作不正常,升空2分30秒后火箭姿态失稳并开始旋转,最终解体爆炸,发射宣告失败。

  之后,SpaceX公司公布了失败的原因,称“星舰”发射后几台发动机出现故障,损失高度并开始旋转,向飞船下达了终止飞行的指令。SpaceX称,“星舰”设置了出现意外情况时自毁的机制,以防止火箭自由坠落并威胁地面人类的安全。

  据称,发动机出现故障的原因是超重助推器后端泄漏的推进剂起火,最终切断了与主飞行计算机的连接。这导致大多数助推发动机失去信号,并最终导致“星舰”控制系统中断。

  事后,SpaceX公司实施了泄漏缓解措施,并改进了发动机和助推器硬件的测试。此外,SpaceX公司升级了超重助推器现有的灭火系统,降低未来发动机产生火灾的风险。

  针对首飞失败的原因,马斯克9月曾表示,自4月份首飞以来,SpaceX对“星舰”进行了1000多次修改,最主要的变化是级间热分离方式,即“星舰”的二级飞船在还未与一级超重助推器分离时点燃发动机。马斯克称,“热分离具有载荷入轨优势,保守地说,运载能力大约增加了10%。”

  马斯克表示,当“星舰”第二级飞船的发动机被点燃时,超重助推器的少数发动机仍在工作。这样做可以避免运载器在一级发动机首先关闭的传统级间分离过程中失去推力。

  为了提高运载能力,大部分火箭采用多级设计,火箭间分离是运载火箭的关键技术之一,能否成功分离直接影响任务成败。目前,级间分离有冷分离和热分离两种分离形式。热分离是指靠前面一级火箭发动机喷出的高温燃气流把后面一级火箭推开,前面一级发动机在连接件解锁时就已经点火了;而冷分离则利用安装在分离体上的分离能源提供分离能量,前面一级火箭的发动机要在前、后两级火箭分开后才点火。

  两种分离方式各有优缺点,热分离方式不需要进行两次发动机加速,减少死重问题,一定程度上提升运载能力。但热分离也存在一些问题,这些问题需要在使用这种技术时加以注意。比如,“星舰”一级在热分离时会被火焰直接吹袭,时间必须控制好,不然有可能会影响箭体的复用。其次,热分离运动速度快,若出现设计问题或者意外因素,可能导致火箭的意外破损。

  从此次发射直播视频来看,热分离技术获得了成功,第一级的33台发动机也全部点燃,但热分离后不久就发生爆炸,二级在推进剂即将耗尽时光机,随后遥测信号丢失,第二次发射虽然没有达到预期,但相比首飞,飞行时间更长,验证了更多技术。

  如果星舰发射成功,对于人类航天史具有革命性意义,因为它是目前人类历史上体积最大、推力最强的运载火箭,能够一次性将100多吨物品送入近地轨道。它也是一枚完全可重复使用的火箭,将大大降低太空活动成本,助力马斯克实现“火星梦”。马斯克早在2007年表示,他的目标是最终能让人类探索并殖民火星。他曾认为,人类到达火星的时间将早于2025年。

  或影响登月计划

  SpaceX官网显示,“星舰”是SpaceX研发的可重复利用重型运载火箭,该火箭分为两级,一级为“超重型助推器”,并联安装33台“猛禽”液氧甲烷发动机;第二级为拥有6台猛禽发动机的飞船,也即“星舰”本体。“星舰”近地轨道最大运载能力为250吨,可回收状态下为150吨。

  SpaceX联合美国国家航空航天局(NASA)于2019年发布登月计划,预计在2024实现环月飞行,2025年实现登月所需的人类着陆系统测试,这一计划被称为“阿尔忒弥斯计划”。

  在该计划中,太空发射系统(SLS)火箭、“猎户座”飞船、登月版“星舰”是不可或缺的三个部分。前二者已经完成研发,SLS已于去年11月顺利完成首次试飞,它将承担运送航天员前往太空的任务。登月版“星舰”的任务则是与月球“门户”空间站对接,运送航天员执行登月任务。该任务成功的前提是实现“星舰”的廉价运作、快速部署和高度可靠回收复用,这构成了“星舰”项目的核心挑战。

  今年8月,NASA官员表示,如果关键系统研发进度跟不上,“阿耳忒弥斯3号”载人登月计划最终可能不包括航天员登陆月球这一环节。美国宇航局探索系统开发任务部官员吉姆·弗里告诉媒体,如果SpaceX公司开发的载人月球着陆系统(即登月版“星舰”)等关键装备没有及时到位的话,“我们可能最终执行一次(与计划)不同的任务”。

责任编辑:张薇

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