SN15成功降落在降落垫上。
图片来源:SpaceX
北京时间5月6日早晨6点24分左右,SpaceX团队对星舰(Starship)原型机SN15进行了高空飞行测试,这是SpaceX在美国得克萨斯州“星际基地”(Starbase)进行的第5次星舰原型机高空飞行测试,首次成功实现垂直着陆。
而60年前的这一天,正是艾伦·谢泼德(AlanBartlettShepardJr.)在水星计划(ProjectMercury)中成为首位在太空飞行的美国宇航员的日子。这种与历史的重逢,既是一种巧合也是一种象征:SN15的成功标志着SpaceX太空探索计划的重大进步,将帮助人类踏足更广阔深远的宇宙。
SpaceX的首席集成工程师约翰·因斯普鲁克(JohnInsprucker)在现场评论中说:“着陆成功了!星舰着陆了!”
原型机SN15于当地时间5月5日下午6点24分,从得克萨斯州博卡奇卡附近的测试地点火升空,由3台猛禽(Raptor)发动机驱动,在发射6分钟后飞升至10千米的高度,到达最高点前,3台发动机按既定顺序熄火,接着,SN15将推进剂过渡到内部燃料箱(headertanks)中,保留作为着陆时的推进剂。测试了多项操作后,SN15按照计划重新定向进行下坠,以返回地球表面。临近地面时,其发动机再次点燃,调整星舰机的姿态,使其与地面垂直。最终,SN15借助发动机的推力实现着陆。
经历了此前6艘星舰的失败与迭代,SN8开启了10千米级的高空飞行测试,然而,SN8到SN11都以剧烈爆炸宣告测试失败,其中SN8在降落过程中的燃料箱压力过低,两台猛禽发动机自燃融化并先后熄火,导致降落速度过快撞地爆炸;SN9则是因下降过程中其中一台发动机点燃失败而失控坠毁;SN10在降落时有一半降落脚并没有按照计划顺利固定,且氦气意外进入发动机致使重落地,部分着陆腿被压碎、箭体底部受损并起火,在着陆后8分钟左右,火势引燃了从箭底泄漏的剩余甲烷燃料,导致了剧烈爆炸;埃隆·马斯克(ElonMusk)对SN11失败给出的说法则是,第二台发动机出现了轻微的甲烷泄漏,导致发动机部分零件受损,在重新点燃时导致甲烷泵失效爆炸,或因此波及舰体。
尽管如此,马斯克还是表示,跳过编号12~14的SN15,在结构、发动机、航空电子设备和软件等方面进行了上百处改进,让发动机在整个生产和飞行过程中能实现更高的速度和效率;特别要提到的是一套新的增强型航空电子套件、壳体后裙(aftskirt)中更新的推进剂架构,以及猛禽火箭发动机的新设计和新配置。
艺术概念图:月球上的SpaceX星舰。年4月,NASA宣布SpaceX拿下了为其阿尔忒弥斯(Artemis)计划建造月球着陆器的合同。
图片来源:SpaceX
星舰原型机SN15在主动空气动力学控制下下降,这是通过独立移动SN15上的两个前襟翼和两个后襟翼来实现的。全部4个襟翼均由机载飞行计算机致动,以控制SN15在飞行过程中的姿态,实现在预定位置的精确着陆。SN15的猛禽发动机在火箭原型机尝试着陆翻转操作时即刻重新点火,然后落在与发射架相邻的着陆垫上。
具有机体襟翼和垂直着陆能力的受控空气动力学下降,以及太空中燃料再填充的能力,对于星舰着陆在太阳系中的目的地并返回地球至关重要,这些目的地并不存在事先准备好的降落表面或轨道。这些技术与功能将启用一个完全可重复使用的运输系统,让我们能在长时间的行星际飞行中同时载运机组人员和货物,帮助人类重返月球,进而前往火星和更遥远的宇宙。
在SpaceX的发射系统里,除了不断取得进展的星舰,还有被称为超级重型火箭(SuperHeavyrocket)的运载火箭。超级重型火箭将由30台左右的猛禽火箭发动机提供动力,燃料则是液态甲烷和液态氧混合物。液体燃料火箭发动机的基本原理是将两种推进剂(一种燃料,比如煤油;一种氧化剂,比如液态氧)在燃烧室中聚集在一起点燃。火焰会在高压下产生高温气体,并通过发动机的喷嘴高速排出以产生推力。
在发射时,火箭将提供万磅(约合牛顿)的推力,大约是阿波罗时代(Apollo)火箭推力的两倍。星舰位于发射器的顶部,由另外6架猛禽发动机提供动力,并配备了一个用于容纳多颗卫星的大型任务舱、最多可容纳名机组人员的多个舱室,甚至还有供在太空中加油的油箱,这对于长时间的行星际人类航天至关重要。
在高度和宽度方面,本次测试成功的SN15都是全尺寸的星舰原型机,但它仍只具有3台猛禽发动机。未来的原型机将更强大,马斯克曾表示,SpaceX的目标是在年年底之前,将星舰送入地球轨道,更长远的打算,则是在年让这一系统全面投入运行。
SN15在得克萨斯州高空飞行测试的成功,也回应了美国航空航天局(NASA)的“厚望”,就在4月16日,NASA宣布选择SpaceX继续对首款商业载人着陆器(
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