SpaceX 星艦飛船原型,在經歷過 4 次高空試飛爆炸後,終於成功了!
北京時間 2021 年 5 月 6 日早上 6:24 左右,美國得克薩斯州博卡奇卡(Boca Chica)測試基地,SpaceX 的第五艘完整配備頭錐、襟翼的飛船原型機 SN15 正式開啓 10 KM 高空試飛。


上升至一段高度,三臺猛禽發動機逐一關閉。


接着進行姿態調整腹部衝下,在「主動空氣動力學」控制下,通過四個襟翼的獨立運動向地面飄下,此時測試已持續了近 5 分鐘。


5 分 45 秒左右,發動機再次點燃,SN15 調整至垂直狀態,完成了關鍵姿態測試,“神龍擺尾”再現。鑑於前幾次的經驗,接下來穩着陸將是本次測試成功的關鍵。


6 分鐘左右,SN15 終於不負衆望,落在約 360 米的着陸臺上。


Elon Musk 通過推特官宣 SN15 着陸成功,至此,SpaceX 星艦項目實現了階段性突破。


「四飛四炸」後,星艦大改造
大約一個月前,Elon Musk 在推特中提及了 SN15。
北京時間 2021 年 3 月 30 日 21 時左右,SN11 在濃霧中迎來了測試,但很不幸,SN11 最終不僅爆炸了,還炸得神不知鬼不覺。

測試結束後沒多久,Elon Musk 就放話:
SN15 將在幾天內運到測試臺。它在結構、航空電子/軟件和引擎等方面的設計上有數百處改進。希望這些改進能解決問題,要是解決不了,那就多花幾天時間再改裝。

按 Elon Musk 的說法,SpaceX 要對星艦做出一番大改造——其實這並不難理解,星艦原型機試飛「四飛四炸」,項目進展不順,團隊面對各方言論自然壓力不小,或許按着以往的思路逐步改進,已經不能解決問題了。
爲何會「四飛四炸」,大致原因如下:
SN8 未成功着陸:飛船頭部的燃料罐壓力較低導致發動機推力不夠,而着陸速度較快。SN9 未成功着陸:三臺發動機中僅一臺點火工作,導致推力不夠。SN10 着陸 8 分鐘後突然跳起原地爆炸:原因依然在於發動機推力不夠,同時六個着陸腿中三個都沒有完全伸展開,即便順利着陸,但 SN10 又在地面反彈了一下,導致內部管路損壞燃料泄漏,因此着火爆炸。SN11 未成功着陸:據推測,甲烷泄漏造成起火、電子設備損壞,導致整個 SN11 爆炸。
那麼,既然已經失敗了四回,也決定直接放棄 SN12、SN13、 SN14 的安裝、測試工作,SpaceX 對 SN15 做出了哪些改進?
雷鋒網注意到,不久前油管 What about it!? 頻道主要從外觀入手,對 SN10 和 SN15 進行了一番簡要比對。
一是頭錐部分:
排氣孔位置改動;吊裝部分延長(可以節省裝卸時間);前襟翼空氣動力結構有變化,和艦體結合更流暢。

二是整體看上去更爲成熟的艦體部分:
表面增加了不少孔洞(作用尚不清楚);增加了星鏈測試天線;多了不少 V 形焊接標記,且很多焊接標記的位置發生了變化(據推測包括髮動機在內的多個結構有變動);管路有大變動(據推測其中一條管路專門用於解決頭部燃料罐壓力問題);傳感器位置有變動;襟翼在外部看來有很大的變化,下方出現了一根連接鉸鏈;原本的銀色隔熱材料被換成了電纜,且位置更加靠左。

綜合上述觀察,What about it!? 頻道認爲,SN15 的高空試飛將是史詩級的任務。

星艦獲官方認可,SN15 意義不凡
SN15 的特別之處不僅在於硬件方面的數百處改進,它同時也是在面對激烈的外部競爭時 SpaceX 證明能力的最佳方式。
當地時間 2021 年 4 月 17 日,NASA 官宣:SpaceX 贏得了價值 28.9 億美元的合同,將負責阿爾忒彌斯登月計劃,2024 年重返月球。

NASA 表示:
我們選擇在火箭、衛星領域有着強大技術實力的 SpaceX 提供技術和設備支持。
值得關注的是,爲實現載人登月,SpaceX 想到的一種運載工具正是還在開發中的星艦。
在 NASA 看來,星艦由 304L 合金製成,高 50 米、直徑 9 米、重達上百噸、推力多達 600 多噸,堪稱「飛行怪獸」。一方面,星艦能爲宇航員提供寬敞的環境;另一方面,其運載能力強大,能帶大量實驗器材上月球,也能帶回更多樣本。
因此,SN15 是這一重大決定宣佈之後首個進行高空試飛的飛船原型,其試飛的重要性可見一斑。
實際上,這一決定也意味着 SpaceX 擊敗了 Blue Origin(藍色起源)和美國國家安全技術公司 Leidos 旗下的軍事&太空承包商 Dynetics 兩個對手。
基於此,Blue Origin 和 Dynetics 均向美國政府問責局(GAO)提出強烈抗議,兩家提交的抗議文件一個長達 50 頁,一個長達 61 頁——目前 NASA 發言人 Monica Witt 表示,GAO 在對抗議作出裁決之前,先暫停執行與 SpaceX 的合同。
不過,SN15 不負衆望,打破了星艦原型屢屢失敗的局面,也算是爭了口氣。
從以往的表現來看,雖然星艦項目還在一步步突破中,但 SpaceX 對於 Blue Origin 和 Dynetics 來說仍是一個難以打敗的對手。
上文提到,SN15 艦體部分增加了星鏈測試天線。也就是說,SpaceX 希望將星艦與星鏈兩大業務做結合,未來星艦或許將實現用星鏈傳圖像和數據,而這一想法也已獲得了官方認可——當地時間 2021 年 4 月 28 日,FCC 批准了 SpaceX 在星艦上使用星鏈終端的申請,有效期爲 4 月 28 日-6 月 28 日。

據推特網友 BocaCharts 的統計,星艦飛船原型迭代週期已從最初的 40 余天縮短至目前的 20 余天,這證明了 SpaceX 團隊的高效率。

正如 Elon Musk 所言:
這是創造快速、完全可重複使用軌道火箭的唯一方法,是「生命多星球化」所需的基本技術革命(Only way to create rapidly & fully reusable orbital rockets, the fundamental technology revolution needed to make life multiplanetary)。


願星艦項目順利推進。
引用來源:
https://www.youtube.com/watch?v=8c4Z6Iv2A8E
https://www.youtube.com/watch?v=z9eoubnO-pE
https://mp.weixin.qq.com/s/RzXvuz63-ill7UH4npd9-Q
https://twitter.com/BocaCharts/status/1390077121402482696
https://www.nasa.gov/press-release/as-artemis-moves-forward-nasa-picks-spacex-to-land-next-americans-on-moon/
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