人类最大的火箭:星舰StarShip第五次飞行测试

情感   科技   2024-10-13 21:30   广东  

     今天晚上,美国spaceX公司的星舰火箭进行了一次成功的飞行测试。这是自从2023年4月份进行首测飞行测试以来,一年半时间里第五次飞行测试。这次测试最大的一个测试点,就是星舰的第一级,也就是助推级,要进行传说中的返回发射架测试。最科幻的场面就是,这次返回并不是像猎鹰9那样使用回收船或者回收平台返回。而是直接返回起飞时所用到的发射架上。通过一个类似筷子的机械臂,将火箭的助推级夹住。这是最直接,最有效,同时也是最科幻的返回方式。关于星舰这种火箭的实力,可以参考我以前收集的:近年世界火箭大全(2021-2024.3)
    返回测试取得了成功,第一级在全球航天爱好者的惊叹中返回发射架。要知道光是这个第一级,就已经超过了目前各国的火箭大小。spaceX官网开放了直播信号,今晚各种航天自媒体都有讲解。下面是我录的一段返回时的画面:
    星舰飞船,分为星舰本身,以及第一级助推级。助推级拥有多达33台推力200吨的猛禽发动机。而星舰也有6台猛禽发动机。在几年前,星舰还在测试时,看到这个发射方案,我都是非常吃惊觉得不可能实现。但随着猎鹰9的频繁发射,可回收火箭这样的技术,对于spaceX来说已经越来越成熟。
上图是星舰的发射场,可见这个另一个新的发射架也正在建造。星舰别看大型,走的是性价比路线,一旦成熟稳定,入轨成本可以大大压缩。频繁发射是必然了。
    老外制作的本次测试任务的示意图,星舰本身将在印度洋上空垂直降落在海面上。在第四次飞行测试时,第一级也是顺利降落在海面上,所以才敢在第五次测试时直接返回发射架。火箭本身的技术路线得到了验证。
    一些回收时的视频截图。spaceX每次测试,都给出了清晰的直播画面和参数展现,非常适合喜欢观察科技机械的同学观看。相信明天也会有大量更清晰的照片出现。虽然这只是一次测试飞行,并没有载荷入轨。但这个科幻电影才有的场景,必然是今后一段时间各种科技新闻的头条了。
    估计不久,星舰的第六次测试也会开展。人类踏上火星的时刻也会加速到来。
    连夜简单写这些吧,相信明天会有很多深度分析的文章。我比较喜欢的是“中国航天”期刊的公众号,每次测试第二天都有详细的分析。第三和第四次飞行测试,我都有转发:“超重-星舰”第四次综合飞行测试情况简析SpaceX“超重-星舰”第三次综合飞行试验情况简析。有兴趣的可以关注,明天如果看到我也会转。
    下面是我在第三次测试前写的一个介绍帖,里面笔记了一些星舰基本内容的介绍和历史VTVL测试的画面。也都直接跟在下面,有兴趣的童鞋就当看个背景。



首飞和二飞
    首飞时间在2023年4月17日的21点左右(北京时间),spaceX官方会有直播。毕竟是私营公司,在宣传造势方面一直都是很卖力的。首飞的结果霸占了第二天各类媒体的绝对头条。这也将是2023年最重要的科技事件之一。在飞行过程中,33台发动机中5台以上失效,火箭姿态失控炸机。首飞时,星舰并没有与助推级分离,而且发动机失效太多,可以说是一次失败的测试。


    2023年度,星舰进行了第二次飞行测试。测试中火箭第一级工作正常,坚持到了两级分离。分离之后,星舰并没有按计划飞行到太平洋坠海,而是提前炸机了。但相比第一次测试,有了很大进步,至少第一级、热分离等技术都得到了验证。下面就是引用别人视频号的一段星舰第二次测试的发射视频。

什么是星舰
    马斯克给自己心中的理想火箭起了个最直接科幻的名字:StarShip,这是spaceX的终极目标,一款可重复使用的超大型火箭,目标是将人类送往火星殖民。spaceX在猎鹰9火箭上积累了大量的可重复使用技术经验,将用在星舰上。将会大大降低人类前往火星的成本。

星舰的基本概况
    讨论星舰的具体参数没有意义,因为它在地球上不具备任何可比性。5000吨的发射重量,7000吨的发射推力,这已经是用于阿尔忒弥斯计划的SLS火箭的两倍。整个组合体包括位于顶部的星舰S24号,以及作为第一级的助推器B7号。两级都使用了猛禽2液氧甲烷发动机。单台猛禽2发动机的推力大约230吨,其中B7助推器上并联了多达33台猛禽2发动机。相比之下,长征7号的YF100发动机推力是120吨,起飞需要6台。


星舰的发射场
    星舰并没有使用传统的卡角发射场。这个高达120米的火箭,需要专用的发射架。spaceX在美国的最最最南端,德州紧贴着墨西哥边境的boca chica海滩建设了星舰的发射架。火箭几乎是朝正东方发射。需要注意的是,这个发射架也会用于星舰回收,有个俗称筷子的机械臂,会在火箭降落的最后阶段夹住火箭。


第三次试飞任务
    星舰此前进行过多次大气层内飞行测试。首次发射任务并不是一次轨道级发射,虽然远地点在200公里,但是飞行不到一圈就返回,不具备入轨物体,更像是一个导弹。而第三次发射,将使用高抛弹道,星舰会超过卡门线,并且再启动可控返回。返回点在印度洋附近,靠近西澳大利亚。
    这次星舰测试,也会测试星舰舱门的打开和闭合。星舰今后的主要任务就是释放星链卫星,货仓很大。

星舰能用来干嘛?
    星舰最直接的任务,是来自于NASA的阿尔忒弥斯计划。星舰因为自己的多次着落能力,获得的了HLS系统(人类着落系统)的合同。至少包括一次测试飞行和阿3任务的载人登月。就是说2025年登月的2名宇航员,将会乘坐登月版星舰降落。
    星舰最有可能的主任务,估计还是星链计划。特别是二代星链,毕竟是sapceX自家的业务。和现在猎鹰9大部分都是发射星链是类似的。星舰的货仓也非常大,近地运力150吨,还是便宜的可重复火箭,太适合布置卫星星座了。
    星舰的最终任务,还是登陆火星。按照马斯克自己的说法,未来每天会有3-10次星舰发射,和火星通勤。能支撑几万人在火星殖民。
    星舰的拓展任务,大气层内快速运输。因为星舰是可返回火箭,可以安全送货甚至送人。比如这次首飞,就相当于用了一个多小时,就把几十吨货物从德州送到夏威夷,这本身就是超越飞机的货运优势。



以往的飞行测试
    星舰也不是凭空出现的神物,以往就进行过很多测试,再加上猎鹰9火箭近百次的回收经验,才逐渐达到现在首飞的条件。下面来看看星舰之前的测试飞行,同样都是科技新闻的头条。
    这是SN5任务的试验场面,当时就是只用了类似星舰的结构(真的就是个燃料罐了),只安装1台发动机,做了150米高度的跳跃试验。

    著名的SN10的现场照片合成图。进行了一次10公里高的起飞返回测试。这次测试落地后不久,就突然炸机。
    这是星舰SN10回收的视频,整个回收过程,特别是中间3台发动机依次关闭以及转动的画面,非常的科幻。当然最后炸机也非常精彩。

这是这次发射的B7助推器做静态点火测试的视频。33台发动机并没有全部。


    简而言之。这又是一次能霸占各种头条的发射。一款可重复使用的超重型火箭,这将跳出传统火箭复杂而高成本的局面。只需要付出燃料成本,就能将大质量载荷送往太空。不管成功与否,spaceX都会积累经验,继续推动星舰计划的实施,而且速度会越来越快。任何国家都没有星舰这样大胆夸张的航天计划,我也非常期待这样的发射,不管炸机还是成功,都将会把全球的航天热情继续推高。



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