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SN15著陸成功人類離火星更近了?

SN15著陸成功人類離火星更近了?

2021-05-07 Comments 0 Comment

推進、爬升、越過最高點10 公里後,SN15 開始俯衝、著陸翻轉、減速並最終安全著陸。北京時間5 月6 日早晨6 時24 分,SN15 從該公司德州博卡奇卡的試驗場起飛,整個測試過程約6 分鐘,6 分鐘後SN15 成功落回試驗場指定位置。

SN15升空畫面

在歷經多次失敗後,SN15 成為了第一艘實現百分百軟著陸的星艦。雖然著陸後,火箭底部出現了類似於SN10 的著火,但在這次測試中,遙控滅火系統僅用了幾分鐘就將火撲滅了,避免了失敗的再現。

SN15 著陸成功後不久,馬斯克發推稱“星艦順利著陸!”此次星艦測試的成功標誌著SpaceX 已經掌握了十分關鍵的安全著陸技術,這將推動星艦下一階段的研發工作。

與此同時,當下正處於美國政府責問局(GAO)為期100 天的裁決期,SN15 的成功試飛對於SpaceX 來說或許是一個恰合時宜的驚喜。

“星艦先烈”與數百項技術改進

“失敗乃成功之母”,SN15 的成功建立於各位“星艦先烈”回收的數據之上。

在此次著陸成功之前,SpaceX 的星艦原型機SN8、SN9、SN10、SN11 在高空試飛中都相繼爆炸,再加上在星艦最初的壓力測試、超低溫加壓測試等前期測試中報廢的星艦,SN15 之前共有10 艘星艦以失敗告終。

SN10 是之前的試驗中最接近成功的一次,它原本已經成功地完成了飛行測試並且軟著陸成功了,但在著陸6 分鐘後,SN10 突然著火併發生爆炸。

最近的一次失敗是今年3 月30 日進行高空試飛的SN11。原本一切順利的SN11 在重新點燃發動機準備執行著陸翻轉動作時,實時畫面突然中止,隨後傳來的是爆炸的巨響,SN11 在空中解體成碎片。

儘管眼前是一連串的失敗,但馬斯克非但沒有減緩測試進程,反而加快了SN15 的發射計劃。從SN11 直接跨到SN15,據馬斯克公開表示,SN15 身上有著數百項的設計改進。

根據SpaceX 的原計劃,SN11 測試時SN12-SN14 就已經初有進展,再加上前幾次測試失敗過程中回收了大量數據,SN15 在設計上的參考數據更為充足,改進之處也就更多。

目前已知的改進包括全新三台猛禽發動機、優化推進系統,細化到將甲烷分配歧管從液氧艙內部重新定位到艙壁底部,同時將TVC 調速控制器、管道箍從頭錐小艙壁移至推力圓盤等等。

所有的改進均圍繞先前星艦的不足——發動機和推進系統穩定性問題展開,而這恰恰是導致之前四艘星艦失敗的關鍵問題。

除此之外,SN15 相比前幾代星艦,一個更為明顯可見的區別是它具有更多的隔熱片,足足有800 多片,而SN8 最初僅有8 片隔熱片、到了SN11 也才384 片。這樣做的原因是新一代的SN15 採用的是較薄的不銹鋼材料,需要更加關注其隔熱問題。

有了前幾代星艦的基礎,SN15成功著陸的機率大大提高

快速迭代、測試回收數據,這種研發方式顯然更具效率,從SN8 到SN15 測試成功的概率從只有三分之一逐漸提升為60%、90% 直至今天SN15 成功。

這次的SN15 上還安裝了星鏈,按照馬斯克的設想星鏈未來可以在飛機、車輛甚至太空飛船中為人們提供隨時隨地的通信服務。SN15 是否會在未來的測試中藉助星鏈進行通信呢?目前馬斯克尚未透露其具體作用是什麼,這個問題還需在今後揭曉。

軌道試飛或將步入正軌

目前正在試驗的其實只是星艦的飛船部分,還不包括第一級助推火箭“Super Heavey”。

按照星艦項目的最初設想,星艦一共包括兩個部分,一個是像SN11、SN15 這樣的星際飛船,一個是用來助推的助推器,最終成型的星艦將有一百多米高,包括28 台猛禽發動機,產生70 兆牛頓的推力,大約是阿波羅登月計劃中土星五號火箭的兩倍。

BN1 是SpaceX 的首個公開亮相超重型助推器,但目前已經被拆除。

BN1 是首個公開亮相的“Super Heavey”,但目前已經被拆除

在SN11 發射的同一天,馬斯克發推宣布“BN1 是個製造探路者,完成使命後就會報廢。我們從中學到很多(經驗和教訓),但會把這些優化設計應用到BN2 上。”

當時馬斯克一如既往的給出了十分樂觀的目標“預計4 月底前BN2 及發動機有望登上軌道級發射架,如果我們走運的話,甚至有能力入軌。”

然而隨著SN15 發射計劃一再推遲,BN2 的測試計劃還尚未開啟。如今SN15 測試成功,一向注重效率的馬斯克勢必會盡快將助推火箭的測試提上日程。

在正式進行軌道試飛之前,“Super Heavey”還需事前完成一系列的地面測試(環境壓力測試、低溫加壓測試、推力結構壓力測試、靜態點火測試)。SpaceX 將像改進SN15 一樣,通過收集測試數據,注意反饋、及時調整,將BN2 出現的問題在BN3 身上進行改進,並不斷迭代。

3 月中旬馬斯克曾爆出目標是用BN3 作為一級SN20 作為二級組合,最早在7 月1 日之前進行軌道發射測試。

這個計劃也許會失敗,但失敗也並非壞事兒,畢竟失敗著失敗著也許就成功了。

恰合時宜的驚喜

星艦作為一整套可以重複使用的運載系統,不僅可以執行地球軌道任務,也能夠完成登陸月球以及火星的任務。

4 月16 日,NASA 高調宣布SpaceX 成為阿耳忒彌斯任務載人登月器唯一承包商,登月版星艦作為2024 年重返月球計劃唯一載人登月器。

這項計劃將為SpaceX 提供29 億美元的研發經費,這將成為星艦項目最大的一筆資金來源,馬斯克甚至為此激動地將Twitter 頭像換成了登月版星艦。

然而,十天后,SpaceX 與NASA 的載人登月器合同被迫叫停。

4 月26 日,Blue Origin 和Dynetics 向美國政府問責局(GAO)提出抗議,聲稱NASA 發包載人登月器項目遴選過程存在“嚴重缺陷”。隨後NASA 叫停與SpaceX 簽訂的價值29 億美元登月大單,包括凍結項目進度、技術磋商、資金配給等。

SpaceX 與NASA 的載人登月器合同被迫叫停|SpaceX官網

如今正處於美國政府問責局(GAO)為期100 天的裁決期,在此時SN15 試飛成功,對於SpaceX 而言,這次成功尤為恰合時宜。

100 天內GAO 不得不做出裁決,結果也無非兩種,一是維持NASA 原定合同,駁回Blue Origin、Dynetics 的起訴;二是認為合同確實存在缺陷,然後重新裁定。

但無論是哪種裁決,對於手握技術優勢且試飛、著陸雙雙成功的SpaceX 來說,結果都不會太差。

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