事不過四,這次沒炸:今日試飛成功的 SpaceX 星際飛船原型 SN15 有何特別之處
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 正式開啟 10 KM 高空試飛。
上升至一段高度,三臺猛禽發動機逐一關閉。
接著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,接下來穩著陸將是本次測試成功的關鍵。
6 分鐘左右,SN15 終於不負眾望,落在約 360 平方米的著陸臺上。
Elon Musk 通過推特官宣 SN15 著陸成功,至此,SpaceX 星艦專案實現了階段性突破。
「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 / 軟體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」,專案進展不順,團隊面對各方言論自然壓力不小,或許按著以往的思路逐步改進,已經不能解決問題了。
為何會「四飛四炸」,大致原因如下:
SN8 未成功著陸:飛船頭部的燃料罐壓力較低導致發動機推力不夠,而著陸速度較快。
SN9 未成功著陸:三臺發動機中僅一臺點火工作,導致推力不夠。
SN10 著陸 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,同時六個著陸腿中三個都沒有完全伸展開,即便順利著陸,但 SN10 又在地面反彈了一下,導致內部管路損壞燃料洩漏,因此著火爆炸。
SN11 未成功著陸:據推測,甲烷洩漏造成起火、電子裝置損壞,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?
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。
二是整體看上去更為成熟的艦體部分:
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);
感測器位置有變動;
襟翼在外部看來有很大的變化,下方出現了一根連線鉸鏈;
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!? 頻道認為,SN15 的高空試飛將是史詩級的任務。
SN15 的特別之處不僅在於硬體方面的數百處改進,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、衛星領域有著強大技術實力的 SpaceX 提供技術和裝置支援。
值得關注的是,為實現載人登月,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,星艦能為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,這一決定也意味著 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,兩家提交的抗議檔案一個長達 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 不負眾望,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,雖然星艦專案還在一步步突破中,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影象和資料,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,有效期為 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)。
願星艦專案順利推進。