SpaceX星際飛船第三次發射驗證多項關鍵技術為開發提供寶貴數據
美國太空探索技術公司(SpaceX)的新一代重型運載火箭「星艦」以及太空船整合系統在美國得州博卡奇卡的基地開啟了第三次試射。SpaceX隨後發布的消息稱,此次試射任務中,“星艦”的第二級飛船在再入大氣層階段失去聯繫,但此次任務實現了多項重大突破,完成了多個“首次”,這將為SpaceX公司開發星際飛船的遠大目標提供寶貴數據。
飛船再入大氣層的畫面
“這次發射任務是成功的”
根據SpaceX公司先前發布的計劃,在「星艦」的第三次試射任務中,將實現一系列預定目標。其中包括打開和關閉“星艦”第二級S28飛船上的有效載荷艙門,這也被認為是為了實現未來“星鏈”衛星發射任務所開展的技術驗證;在太空中執行“猛禽”引擎在真空下的再點火。此外,在此次任務中,「星艦」還會嘗試新的飛行軌跡,最後選擇在印度洋進行海上濺落。值得注意的是,嚴格意義上此次發射任務仍為亞軌道發射,預定軌道的近地點離地面50公里,遠地點距離地面235公里。
SpaceX的直播畫面顯示,「星艦」在發射升空約兩分多鐘後,火箭第一級「超級重型助推器」B10和第二級S28飛船成功實現「熱分離」。隨後,「星艦」進入太空滑行階段,完成了開啟和關閉有效載荷艙門、推進劑轉移等技術展示。飛行一段時間後,「星艦」嘗試在太空中重新點燃「猛禽」引擎、受控再入大氣層,但在穿越大氣層階段失去聯繫。
根據SpaceX後續發布的任務通報,在「星艦」的第三次試射任務中,B10助推器多台發動機未能按計劃啟動著陸點火程序,這也導致B10無法在受控狀態下實現垂直海降,而第二級S28的「猛禽」真空引擎也未能執行太空再點火,這也使得S28提前進入再入大氣層階段,最終失聯。
「雖然這次任務沒有實現所有預定測試目標,但SpaceX認為這次發射任務是成功的。」美國太空新聞網站3月14日援引該公司的官方聲明稱,在這次試射中,所取得的成果將為SpaceX公司持續快速開發星際飛船提供寶貴的數據。
在這份官方聲明中,SpaceX表示,在此次試射任務中,完成了幾個重要的“首次”,其中包括:“超級重型助推器”B10上的33台“猛禽”發動機在點火時全部成功啟動,並在上升過程中完成了全程燃燒;「星艦」再次成功實現了級間熱分離,分離時B10助推器保留了3台發動機,關閉了30台發動機,並在一二級分離前成功點燃第二級S28飛船上的6台「猛禽」真空引擎;在分離後,B10助推器成功完成了翻轉機動,點火進行了全程回推,將其引導至預定的墨西哥灣著陸點;6台「猛禽」真空引擎全部啟動後,將S28太空船送入預定軌道,成為首支完成全程升空點燃的「星艦」。
未來將實現“在軌加油”
對於「星艦」的第三次試射,美國國家航空暨太空總署(NASA)局長尼爾森在社群媒體X發文祝賀SpaceX公司試飛成功。而在國內外的網路上,關於這次發射任務的相關畫面也是網友討論的焦點。特別是在第二級S28太空船重返大氣層過程中,安裝在「星艦」襟翼上的攝影機拍攝到S28穿越等離子場的罕見畫面更是引發熱議。美國太空新聞網站用「戲劇性」來形容這一畫面,並介紹稱,SpaceX公司的「星鏈」衛星以及NASA的TDRSS 數據中繼衛星提供了數據傳輸的技術支撐。太空探索科技公司則在其社群媒體帳號上為自家「星鏈」打起了廣告,稱即便「星艦」是以2.7萬公里的時速穿過等離子場,「星鏈」也能在全球範圍內提供可靠的高速、低延遲網路服務。而這也是這次任務中,「星艦」驗證的技術,即「星艦」首次在再入大氣層過程中,提供關於高超音速再入過程中的高溫和飛行器控制的寶貴數據。透過「星艦」上的「星鏈」終端,實現對再入過程的即時觀測。
此外,此次任務中「星艦」也首次開展了在軌推進劑轉移技術的展示。對於該技術,航太科普專家錢航3月15日在接受《環球時報》記者採訪時介紹稱,在「星艦」第二級的頭錐內裝有兩個小型推進劑艙,一個是10噸儲量的液態氧艙,另一個是4噸儲量的甲烷艙。依照SpaceX公司的任務方案,計畫在飛行任務中,將頭錐內10噸液態氧艙中的液態氧轉移加註到「星艦」的主液氧艙中,由此實現作為推進劑之一的液氧進行少量在軌轉移。這項技術的成功演示,將為未來進行兩艘“星艦”在軌演示推進劑轉移提供第一手實測數據和經驗,而即使演示失敗,也能為“星艦”測試團隊提供寶貴的正反饋資訊和試驗教訓。
「如果順利的話,SpaceX公司計劃將在未來進行雙’星艦’在軌演示推進劑轉移能力,屆時一艘’星艦’與另一艘’星艦’在軌對接後,兩艘’星艦’將進行液態氧和液態甲烷兩種推進劑的轉移,即實現’星艦’的在軌’加油’。再下一步,就是演示加油版’星艦’為載人版’星艦’進行在軌加註測試。」錢航表示,這項技術可以視為未來「星艦」實現載人登火星乃至星際移民的一項關鍵技術儲備。
將為航太發射市場帶來巨大衝擊
即使「星艦」第三次試射任務稱不上圓滿,但美國太空探索技術公司創始人馬斯克在其個人社交媒體平台上興奮地表示,「星艦」將讓人類成為多行星物種,並把人類帶往火星。然而比起馬斯克所暢想的應用「星艦」實現載人登火星、星際移民這樣的遠大目標,有業內人士認為,「星艦」一旦實現成熟應用,它為航太發射市場帶來的改變會是「近在眼前」的,甚至會為傳統的航太發射市場帶來巨大「衝擊」。
中國商業化SAR遙感衛星及科研衛星公司天儀研究院CEO楊峰3月15日接受《環球時報》記者採訪時表示,「星艦」未來一旦用於衛星發射任務,其最大的意義就是能給商業衛星公司提供更大的運能和更低的發射成本,這也意味著在未來大批量發射衛星將是一件更簡單的事。
楊峰以「手機直連衛星」技術舉例稱,在SpaceX運用「獵鷹9號」火箭發射可直連手機的「星鏈」二代衛星後,明顯感覺到天上衛星的數量不夠用,未來「星艦」用於發射「星鏈」衛星、可直連手機的衛星星座的發展速度會更快,這在未來必然將建構一種全新的網路形態。
他進一步介紹稱,曾經美國的衛星發射成本高達數萬美元一公斤,後來隨著航太技術發展,衛星發射成本維持在1.5萬至2萬美元每公斤左右。而在SpaceX公司研發出「獵鷹9號」火箭之後,商業衛星發射成本大概降到3000至4000美元一公斤。而現如今「星艦」能將每公斤載重的發射成本降到900美元左右,未來隨著該型火箭的不斷成熟,運力進一步提升,它的發射成本還會下降。
面對“星艦”帶來的“衝擊”,楊峰認為應該從更積極的角度來看,“如果’星艦’確實能夠帶來航天發射市場的改變,想必中國的商業航天公司也能從中找到努力和投入的方向,最終必然能促進中國航天的發展。”
《航空知識》主編王亞男15日對《環球時報》記者表示,「星艦」未來完全投入成熟應用會帶來兩方面影響:首先是意味著在世界範圍內,重型火箭的發射成本會被極大壓縮,發射效益會急劇提升,某種程度上改變或重塑全球重火箭商用化的格局。其次,「星艦」如果成功投入市場應用,則意味著一個「標籤」的樹立,就是私營的高技術創新企業能夠在短期內透過技術創新的方式改變全球某一個產業的市場格局,例如波音的噴射機被認為改變了全球商業航空的格局,但波音卻耗時幾十年時間才達到這一成就,但SpaceX公司才誕生22年,其研發超重型火箭最多才十幾年時間,如此快速的進步說明技術創新企業只要在適當的環境和正確的策略下,可能爆發出極大的產業價值。