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SpaceX星舰第四飞升空,一二级全部实现可控回收!

北京时间2024年6月6日20点50分左右,美国SpaceX公司星舰(S29+B11)进行第四次试飞,火箭发射升空后,一级外圈有 1 台发动机未能正常启动,但由于设计时有 3 台发动机左右的冗余,仍可正常飞行,随后推迟了一级停机时间,返回途中虽然也有1台发动机未能启动,但一级最终在墨西哥湾成功溅落回收

 
 

 

 
 
SpaceX星舰第四飞升空,一二级全部实现可控回收!

发射约47min后,星舰开始重返大气层,发射约62min后,星舰高度下降至33km以内,脱离通信黑障区,代表星舰成功扛住了大气剧烈的摩擦。视频显示星舰在大气摩擦下损坏严重,翼面几乎烧穿,但仍未失控,星舰经过黑障区时,襟翼烧穿,但是姿态并没有失稳,最终溅落在印度洋。

发射约73min后,星舰发动机在翼面竭力调整至良好的姿态后重新点火,并实现悬停,最终降落至海上,实现了本次超重型助推器和星舰飞船的可控再入,承受住地球大气层的高温的预定目标。

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星舰穿越黑障区

本次飞行测试中,SpaceX特意放了一块薄隔热板,并从星舰上移除了两块隔热板,以测量在没有隔热板的情况下飞船的温度
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SpaceX星舰第四飞升空,一二级全部实现可控回收!
本次试飞没有在轨补加,也不打开载荷舱pez门,也不会进行猛禽发动机在轨重新点火。舰对舰在轨补加推进剂演示最早可能要到 2025 年才会进行。这对于 SpaceX 和 NASA 来说是一个重要的里程碑,因为这是NASA阿尔忒弥斯登月计划的关键环节。将星舰送上月球可能需要 10 次或更多的在轨补加任务。NASA载人登月的时间很大程度上取决于星舰的准备情况。
前三次试飞回顾
前三次星舰试飞分别于2023年4月、2023年11月和2024年3月从星舰基地发射。
星舰首飞由于两级未能按计划分离,在升空后仅四分钟就受控爆炸了。
星舰第二次试飞实现了级间热分离,持续了大约八分钟。
星舰第三次试飞的性能有了更大的提升,发射后约50分钟,星舰飞船本来打算在印度洋溅落,但再入地球大气层时解体,任务结束。期间星舰飞船失控滚动,无法重新点燃其六个猛禽发动机之一。然而,由于它能够连接到星链卫星互联网,飞船传回了高清摄像头拍摄的照片,显示其穿过等离子层再入大气层的情况。缺乏姿态控制导致飞船状态异常,无论是受保护区域还是非受保护区域,飞船的受热程度都比预期的要大得多。意外翻滚最可能的根本原因是负责滚动控制的阀门堵塞。此后,SpaceX在后续的星舰飞船上增加了额外的侧滚控制推力器,改善姿态控制冗余,并升级硬件以提高抗阻塞能力。
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高清摄像头拍摄的照片
与此同时,第三次试飞的超重型助推器也提前关闭了13台猛禽发动机中的6台,这6台在尝试执行着陆燃烧时仍处于离线状态。超重助推器在墨西哥湾上空约462米的高度失联时,着陆燃烧推力低于预期,并且任务才进行不到七分钟。6台发动机提前关闭的最可能根本原因是,向发动机供应液氧的过滤器持续堵塞,导致发动机氧气涡轮泵入口压力损失。第四次试飞及之后的超重型助推器将在氧气贮箱内配备额外的硬件,以进一步提高推进剂过滤能力。
NASA对第三次试飞期间的推进剂转移试验表示满意,SpaceX正在开发一种更小的推力器式,以帮助进行推进剂转移演示。这方面的里程碑将于今年晚些时候出现。
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星舰在轨补加示意图
展望
星舰是美国载人登月、登火,建立月球基地、火星城市的关键重器。NASA迫切需要其尽快研制成功,执行阿尔忒弥斯计划。该计划的目标是在2020年代末建立月球基地。第一个阿尔忒弥斯星舰任务将是2026年9月的阿尔忒弥斯3号,根据该计划当前的架构,预计将NASA宇航员着陆在月球南极附近。
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宇航员进行星舰载人登月模拟演习(图源:SpaceX)
参考文献
[1]    Watch SpaceX launch 4th test flight of Starship megarocket today[EB/OL]. [2024-6-6]. https://www.space.com/spacex-starship-fourth-test-flight-webcast.
[2]    Live coverage: SpaceX to launch its Starship rocket on its fourth test flight – Spaceflight Now[EB/OL]. [2024-6-6]. https://spaceflightnow.com/2024/06/06/live-coverage-spacex-to-launch-its-starship-rocket-on-its-fourth-test-flight/.

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