星舰第七次试验飞行(IFT-7)的一些细节

文摘   2025-01-04 23:15   上海  

星舰第七次试验飞行前发布的第六次飞行集锦(Credit: SpaceX)


2025年1月3日(CDT),美国太空探索技术公司(SpaceX)宣布即将执行星舰第七次飞行试验(IFT-7),并公布了本次飞行的诸多细节。


按照惯例该公司同时发布了星舰第六次试验飞行集锦,首次公开了星舰在轨点火画面。


星舰IFT-6飞行在轨单发动机点火(Credit: SpaceX)


SpaceX 将在2025年1月10日18时(CDT),也就是北京时间11日6时,进行星舰第七次飞行尝试。


根据美国联邦航空管理局(FAA)上个月17日授权的飞行许可,第七次飞行与第五次第六次试验的飞行剖面基本相同,星舰飞船仍然不进行入轨飞行,而只进入亚轨道。



星舰第6飞剖面(Credit: SpaceX)


本次飞行将由首枚新一代星舰飞船(S33)超重助推器B14执行。


1、IFT-7飞行试验主要目标


  • 测试首艘新一代星舰飞船

  • 尝试首次有效载荷部署测试

  • 进行旨在实现飞船捕获和再利用的再入实验

  • 发射和捕获超重助推器


2、 星舰飞船的改造


新一代星舰Block2飞船的一系列升级,将为其可靠性和性能带来重大提升。


① 前襟翼


尺寸变小,并向飞船顶端移动,并且远离隔热罩。这将显著减少了它们在再入大气层时受到的气动热,简化了保护性隔热瓦。



星舰Block1与Block2头锥及前襟翼对比(Credit: NSF/LabPadra)


② 推进系统


推进系统的重设计提升了飞行器的性能和执行更长任务的能力。



星舰各版本内部布局(Credit: Boca Bingo)


主要变化包括:


  • 推进剂舱体积增加了25%;

  • 增加馈线真空护套;

  • 增加用于猛禽真空发动机的新燃料馈线系统;

  • 改进推进剂航电模块实现控制飞行器阀门和读数传感器功能。


③ 隔热系统


隔热系统将使用最新一代的隔热瓦,它将包括一个备用层,以在瓷砖丢失或损坏时提供保护。


④ 航电设备


航空电子设备经过了全面的重新设计,为推进剂转移和飞船返回发射场等日益复杂的任务增加了额外的能力和冗余。


航空电子设备升级包括:

  • 更强大的飞控计算机;

  • 集成到每个单元天线的星链(Starlink)、全球导航卫星(GNSS)和备用射频(RF)多模通信功能;

  • 重新设计的惯性导航和恒星跟踪传感器;

  • 集成的智能电池和电源单元;

  • 将数据和2.7MW的电力分配到21个高压执行器;

  • 增加到30多个箭载摄像头,使工程师能够了解飞行过程中飞行器的硬件性能。


借助星链,星舰飞船能够在飞行的每个阶段传输超过120 Mbps的实时高清视频和遥测数据,为快速迭代所有系统提供宝贵的工程数据。


⑤ 部署星链模拟载荷


在太空中,S33将使用“糖果盒(Pez)部署10个星链模拟器,其大小和重量与下一代星链卫星相似,这是卫星部署任务的首次演习。


星链模拟器将与星舰处于相同的亚轨道上,并在印度洋溅落。


⑥ 发动机再点火


SpaceX将第二次在太空中重新点燃一台猛禽发动机。


3、 星舰飞船的几项实验


IFT-7飞行试验将重点面向星舰飞船返回发射场并捕获开展几项实验。



新一代星舰S33单发动机静点,其隔热瓦与上一代相比明显减少(Credit: SpaceX)


① 少隔热瓦压力测试


S33拆除大量隔热瓦,对整个飞行器的易损区域进行压力测试。


② 金属瓦测试


进行多种金属瓦试验,其中一款为主动冷却瓦,将测试它们在重返大气层时的性能,将作为后续的一种替代方案。


③ 锁扣配件测试


在飞行器的侧面,安装了非结构版的飞船锁扣配件,以测试其热性能以及与隔热瓦线平滑衔接的锥形边缘。该实验用于解决星舰第六次飞行试验中再入大气层时观察到的过热点问题。


④ 襟翼结构极限施压


S33的再入剖面设计,将在最大重入大气层动压点时,有意对襟翼的结构施加极限应力。


4、超重助推器上的发动机复用


除了再一次进行超重型助推器“筷子”空中捕获尝试外,B14将首次使用经过飞行验证的硬件。


重复使用为星舰第五次飞行试验(IFT-5)中,在超重B12的发射并返回中使用过的编号为314的猛禽发动机。



B33上复用的314号猛禽发动机(Credit: NSF)

5、发射捕获塔


① 雷达传感器


发射捕获塔的“筷子”上将测试多个雷达传感器,以提高捕获过程中测量筷子和返回飞行器之间距离的准确性。


② 硬件升级


发射捕获塔的硬件升级将提高助推器捕获的可靠性,包括对第六次飞行试验(IFT-6)发射时损坏的筷子上的传感器的保护。正是这些传感器的损坏导致了第六次飞行试验中的超重助推器中止抓取回收,转向海上软着陆。


SpaceX表示,2025年对星舰来说将是变革性的一年,目标是实现整个系统的在线重用。并逐步实现将人类和货物送往地球轨道、月球和火星。


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