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2021-04-01 07:15
星舰原型机又炸了,马斯克:没事儿,咱还有

最早 7 月 1 日前入轨测试能不能实现?本文来自微信公众号:极客公园(ID:geekpark),作者:沈知涵,头图来自:视觉中国



埃隆·马斯克在 Twitter 上证实了星舰 SN11 的爆炸。北京时间 3 月 30 日晚上 9 点左右,星舰原型机进行了第四次 10 公里级高度的飞行,没能完成前辈们“交代”的使命,甚至没有比 SN10 更进一步。


美国东部夏令时间 3 月 30 日早上 8 点(北京时间晚上 8 点),Boca Chica 大雾弥漫,不少进了直播间的网友第一句就问,“SN11 呢,我咋看不见?”


网友们快比埃隆·马斯克着急了。不过 SpaceX 也是很皮。


3 月 17 日,SpaceX 在 Twitter 上重温了 SN10 测试视频,之后 NASA 重新登月的候选宇航员前往 Boca Chica,还与星舰合了影。


以至于每一次有消息放出,网友都会问,SN11 啥时候能飞?几次推迟之后,SN11 终于在周二飞了。


毕竟有了“前三代”高空试飞的经验,加上 SN10 又是成功着陆,SN11 成功的几率应该是大大提升了。让人意想不到的是,在起飞后的 5 分 49 秒,SN11“失联了”。


直播画面出现了暂停,摄像机信号丢失。之后,画面传来发射评论员 John Insprucker 的声音,“SN11 不会回来了,不用等待它着陆了。”


一、Starship又炸了


9 点左右,原型机 SN11 点燃三台 Raptor(猛禽发动机)从 Boca Chica 起飞。



起飞之后的 2 分钟,SN11 关闭第一个 Raptor,要用剩余两台支撑 SN11 飞过 8 公里高度。时间大概三分半之后,SN11 关闭第二台 Raptor 慢慢达到既定 10 公里的高空。


到达这一高度之后,SN11 短暂悬停,接着三台 Raptor 全部关闭。随后 SN11 调整“姿态”,腹部朝向地面,借助腹部增大与空气接触面积,从而加大对星舰的阻力。


然后 SN11 徐徐向地面飘落,在距离地面一定高度时,三台 Raptor 将重新点火,将 SN11 姿态从水平调整为垂直,再利用发动机的反推实现软着陆。


5 分钟之后,SN11 距离地面差不多 5 公里时,一台外部机载摄像机还拍下 SN11 在云层上方拍打襟翼的画面。



一切看起来都还正常。


5 分 35 秒,2 公里,5 分 45 秒,1 公里…...直播画面静止了,紧接着传来一阵爆炸声。接着就是 John Insprucker 向所有网友无奈地解释,看起来我们又进行了一次激动人心的测试。


由于天气的原因,SN11 飞行的最后一段没有被捕捉到。一位观众 Michael Harris 称,他对爆炸声音和气味印象深刻。Jessa Koppenhofer 目睹了星舰碎片从空中落下。所以目前尚不清楚 SN11 是着陆坠毁,还是空中爆炸,亦或是飞行终止系统在飞机着陆前被激活从而摧毁了原型机。


不过马斯克还是挺乐观的,“至少砸出来的坑在正确的地方。”但是现在看来 SN11 是不成功的,因为爆炸解体意味着 SpaceX 丢失了 SN11 测试的所有数据。


马斯克也在 Twitter 上稍微解释了爆炸的原因,“看起来第二台发动机在上升时有问题,同时在下降重新点火时没有达到压力室压力,但是理论上,它是不需要的。”“重新点火时确实出现一些重要问题,检查完这些碎片之后,我们能知道原因。”


不过这在马斯克眼中或许不是大问题,“高效的生产效率解决很多问题。”不出意外,SN15 过两天就会被送上发射台。


二、快速迭代可不是一句玩笑话


从 2019 年 7 月 25 日,Starhopper 首飞测试 20 米之后。不到两年时间,埃隆·马斯克的星舰原型已经迭代到 SN11。


看着挺多,但是用网友的话来说,“火箭,就是用来炸的。”


在此之前,MK1,SN1,SN3,SN4,SN7,SN7.1,SN8,SN9,SN10,SpaceX 炸了 9 艘星舰了。


星舰原型失败的原因各不相同,有的因为加压测试(Pressure Test),未等真正执飞就解体了;有的因为焊接技术不过关;有的因为地面支撑设备(GSE)的快速断开功能出现故障;有的是为了测试燃料舱压力极限故意让它炸的…...


然而马斯克把“在失败中吸取经验,快速修正,快速迭代”的优秀品质和方法论发挥到了极致,肉眼可见的原型机测试速度在加快,从去年一两个月“炸一次”,到现在 SN10 上个星期刚炸完,SN11 下个星期就运到发射台。


SN8 虽然失败了,但是马斯克给出了极高评价——SN8 在飞行中几乎完成了所有预定的目标,团队拿到所需的所有数据。也是从 SN8 开始测试 10 公里级高度的飞行。


SN8、SN9 和 SN10 在发射和返回前期都很顺利,不过在最后着陆阶段发生爆炸。


其中 SN8 的问题是甲烷头部贮箱(Header Tank)压力不足,发动机没有达到预期推力,未能让 SN8 成功着陆。SN9 失败原因是当从水平翻转到垂直时,三台 Raptor 中其中一台没有重新点火,推力不够,导致无法完成垂直翻转。


SN10 时,SpaceX 优化了着陆过程,重新点燃了三台 Raptor 用于垂直翻转和着陆助推。接着,SN10 关闭两台,保留一台性能最好的引擎直至着陆地面。虽然 SN10 完成着陆动作,但在几分钟后,还是炸了。


后来马斯克表示 SN10 着陆非常生硬,并不完全属于软着陆。由于部分氦从头部贮箱吸入,发动机推力低,10m/s 的高速冲击压碎了着陆腿和部分底部边缘,这也是 SN10 落地看起来略微倾斜的原因,部分着陆腿没有正确展开,剩下几只承受全部着陆冲力。



无论如何,SN10 是第一艘“完好无损”回到着陆台的原型机。看起来,团队只要把注意力聚焦在最后着陆的几秒钟就好。


马斯克就说,下一次至少保留两台发动机直至地面,如果其中一台出现问题,第三台要马上顶上去。为了抵消预判不到的推力损失,增加额外的冗余。


NASASpaceFlight 透露了一个 SpaceX 野心勃勃的目标。


SN11 将是当前版本原型的最后一台,之后 SpaceX 将直接上 SN15。并对一级火箭超级重型(Super Heavy)原型进行测试,BN1 只进行地面测试,BN2 会进行发射测试。


发射之前,一边 SN11 正在等待静态点火测试,另一边 BN1 也准备就绪。3 月 19 日,马斯克发了一张超级重型原型 BN1 首次完成堆叠的照片。



如果顺利的话,SpaceX 可能跳过 SN18 和 SN19,用 BN3 作为一级 SN20 作为二级组合,最早在 7 月 1 日之前进行轨道发射测试。


三、今年就入轨?


看来马斯克非要在今年年底前实现轨道发射了。


毕竟在去年实现“龙飞船”载人飞行后,星舰就是 SpaceX 的头等大事。而到底什么时候能上火星?马斯克之前在 clubhouse 里又重申了一遍——“五年半以内”。


“我们要打造的是一支庞大的舰队,要过去把火星变得宜居,让生命遍布多个星球。我认为我们大概可能需要 1000 艘飞船,每艘的载荷都要比土星 5 号更高,并且还要能重复使用。”


这样造飞船,不仅要快,还得便宜。


到了 SN8 时,SpaceX 才安装了空气动力学鼻锥,机身襟翼来增加飞行稳定性,在此之前,原型机经常被“嘲笑”像是谷物筒仓——不锈钢做的,丑陋不堪,焊接粗糙。


这样的结果是,SpaceX 把建造成本控制到每艘百万美元级别。


2020 年年初,马斯克曾经表示想每周都造一艘星舰出来,之后再快一点,每 72 小时造一艘星舰。关键是要给星舰造一条生产线,经历过特斯拉“生产地狱”之后,埃隆·马斯克想在得州南部部署类似的系统,直言“生产产品比造一个玩意儿出来至少困难 10 倍。”


不仅如此,不久前,一份在南得州的发射基地扩建报告公开。SpaceX 计划未来在这里要有两个轨道级发射台、两个亚轨道发射台,星舰和超级重型的测试台,为轨道飞行提供支持的地面设施。甚至要在入口处设一个 Starhopper(最早的星舰原型机)作为景点。


SpaceX 甚至提议将 Boca Chica(也就是星舰测试场所在地),改造成“21 世纪太空港和度假村”(21st Century Spaceport and Resort)


意思是这不仅是通往火星和太空的港口。在这个离火星更近的地方,它还打算建一个度假村。有度假酒店、皮划艇、聚会和 party,SpaceX 的高舱(HighBay,用来组装星舰的地方)顶部将设一个酒吧,俯瞰火箭工厂 360 度全景。


随着去火星进程的加快,原有 Boca Chica 发射基地显然满足不了了。不过这个想法听起来虽然有点离谱,但也很“埃隆·马斯克”。


本文来自微信公众号:极客公园(ID:geekpark),作者:沈知涵

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