第二代首艘星艦今天成功靜態點火,為星艦第七飛奠定強有力支撐,進入倒計時階段。
美中時間12月15日14:14(北京時間12月16日4:14),位于德州博卡奇卡星艦基地梅西測試場的新測試臺,作為第二代星艦的第一艘飛船(編號S33)執行10秒級的全發動機靜態點火測試。啟動6臺二代猛禽發動機持續點火約10秒。
▲SpaceX官方賬號發布S33靜態點火視頻?
從畫面中可以觀察到發動機噴流的不同形態,先是啟動3臺海平面版發動機點火,隨后啟動3臺真空版發動機(RVac)點火,這種交錯點火現象可通過火焰輸出時間差來區分。這種設計既優化推進系統的整體性能,又降低了點火沖擊帶來的風險。
這次靜態測試是S33首次試射,用來驗證發動機性能以及推進系統的健康狀態。S33仍采用經過多次實測驗證的第二代猛禽發動機,這次試射成功測試了6臺猛禽的推力輸出、燃燒穩定性和耐久性。表明所用發動機在地面條件下已具備可靠的性能,降低飛行測試中因發動機故障導致失敗的可能性。同時,燃料輸送、點火系統、管路壓力等關鍵子系統在靜態點火中也得到了全面驗證,有助于確保飛行階段的穩定工作。此外,測試團隊還會在靜態點火過程中收集數據,例如燃燒效率、振動影響、溫度壓力分布等,將用于進一步優化星艦第七飛的硬件參數和飛行軟件。一旦有任何小問題,通過這次地面測試可以提前修正,以減少飛行階段出現不可預知問題的風險。
總之,S33成功靜態點火,代表了第二代首艘星艦飛船的推進系統和結構設計通過了關鍵考驗。這也是一周前12月9日超重型B14順利靜態點火之后,又一次通過了重要地面驗證測試,為最早于明年1月11日星艦第七飛提供了堅實的硬件支撐和測試信心,大大提高飛行任務的成功率。這是星艦計劃逐步邁向軌道飛行、實現可重復使用航天器目標的重要一步。
●星艦S33簡介
編號S33星艦,屬于第二代星艦第一艘飛船,為新一代測試星艦打造模版,將與編號B14超重型火箭堆疊,構成第二代測試星艦組合體,預計于2025年1月11日執行第七次星艦綜合測試飛行(IFT-7)。
S33從2024年7月14日開始組裝,8月23日完成,組裝堆疊用時40天。比S31用時33天略長。10月26日轉運至梅西測試場,隨后接連進行3次低溫加壓測試。12月12日進行一次全發動機渦輪泵旋轉啟動測試,以檢查渦輪泵和燃料流動系統的性能。12月15日順利進行全發動機靜態點火測試。
▲S31推進劑質量1200噸,S33推進劑質量1500噸 示意圖來源@BingoBoca
●星艦S33重大升級??
S33艦高52.1米(比第一代增加1.83米);直徑9米(未變);干質量120+噸(比119.5噸S31略重);S33載荷空間約591m3(比S31約857m3縮減266m3,預計第三代星艦載荷空間將超過1000m3);S33推進劑加載量增至1500噸(比S31多出300噸);S33仍裝配6臺第二代猛禽發動機,最大推力1250噸,3臺×海平面版230噸/臺+3臺×真空版258噸/臺,每臺猛禽真空發動機配備獨立降液管,有助于提高發動機在軌點火的可靠性和精準性。
需待第三代猛禽量產后,才會用于第二代星艦。
▲第二代與第一代星艦前襟翼對比 照片來源@StarshipGazer
S33對比第一代星艦,還有多處重大升級:
①第二代首艦S33的前襟翼變得更薄更尖。具有更傾斜的形狀,相比第一代設計不再保持底部與地面平行。厚度減小一半,質量更輕。并且鋪設了更小塊隔熱片。前襟翼的氣動外殼更薄,并具一體化的前沿蓋板。襟翼基座變得更窄小。前襟翼整體向上向后移,更靠近頭錐頂部和背風側,這些改動目的是避免鉸鏈處于高溫等離子流中,有助于提高耐熱性,從而提升飛船再入能力。
S29、S30再入時,前襟翼均有不同程度的燒蝕損壞。即將第六飛的S31,前襟翼同樣采用舊款設計。測試團隊期望S33新襟翼能夠徹底解決前翼再入受損問題。
▲S33頭錐特寫 照片來源@Interstellar Gateway
②S33頭錐頂部全都被隔熱片覆蓋(▲上圖),比第一代星艦覆蓋范圍大。這是據悉前幾次飛行收集數據和SpaceX內部模擬結果得出的優化措施,以更好保護星艦在再入大氣層時的安全性。
▲S33四點吊裝系統 照片來源 @StarshipGazer
③頭錐吊裝點減到4個(▲上圖)。第一代星艦原有的6個頂端吊裝點,被第二代新設計的4個較小吊裝點取代。位于S33頭錐頂端,用于頭錐和貨艙的初始堆疊。初始堆疊之后,SpaceX使用四點吊裝系統來完成大部分組裝操作,4個頂端吊裝點由隔熱片覆蓋。并且在頭錐上增加一個緩沖器,這樣吊裝更穩定,不會再像舊系統那樣發生旋轉和擺動。這種四點吊裝系統比之前的兩點吊裝系統更加穩定。即使未來第三代星艦進一步增高,也無需提升塔架的高度。
▲S33掛載點位置 照片來源@Starbase Surfer
④捕獲回收裝置位置降低,且已經預裝掛載點,驗證其穩定性和耐熱性(▲上圖)。從S33開始,第二代星艦降低筷子掛載點位置,為了避開襟翼,便于筷子抓取捕獲。
▲S33星鏈天線新位置 照片來源@Starbase Surfer
⑤星鏈天線被移至星艦左右兩側,相距180度,使用新的Starlink終端系統。
▲S33載荷艙門邊框更加圓潤 照片來源@Starbase Surfer
⑥載荷艙門邊框更圓潤(▲上圖),而S31艙門邊框棱角分明。
▲S33通用艙段使用更小隔熱片(紅框內) 照片來源@NSF@Jack Beyer
⑦通用艙段采用小型隔熱片(▲上圖),整體緊致,不易脫落,提高熱防護性能。而S31使用通用隔熱片。??
▲S33尾部局部采用小型隔熱片(紅框內)照片來源@Starbase Surfer
⑧S33尾部區域隔熱片設計進行了優化,一部分采用小型小型隔熱片(▲上圖),以提高抗熱保護效率。另外,S33推力裙部增加了50%加固結構,而且使用了重新設計的通風孔,有助于更高效的氣流管理,減少過熱。
▲S33頭錐內部新增環形支架 照片來源@NASASpaceflight @Jack Beyer
⑨S33頭錐內部新增許多加固筋條,且筋條分布更均勻。頭部推進劑貯箱(小型液氧箱和甲烷箱)布局被簡化并且更緊湊。頭部液氧箱直接整合在頭錐結構中。下方則是頭部甲烷箱,安裝在環形支架上,支架同時容納星艦需要的復合材料壓力罐(COPV)。新的內部支架設計也為頭錐騰出更多空間,用于貨艙空間。這些頭部貯箱還采用了新的集液設計,以保證推進劑更順暢地流入傳輸管道。
▲S33新增兩條管線 照片來源@Starbase Surfer
⑩S33背風側新增了兩條管道,用于將壓力管線和電纜分離,以避免今年5月12日S31因氣罐故障引發的電氣火災。此舉能更好地保護系統安全。
S33亮相于世,代表從初代到更成熟的第二代星艦系統的一次顯著跨越。SpaceX開發團隊對熱防護系統、推進系統、起吊系統、貨艙設計、推進劑存儲、軟件系統做出多項升級改進,讓星艦更穩定更高效,并且提高可靠性。這些調整不僅優化了新一代星艦的整體性能,也為明年高頻次測試飛奠定了基礎。
●星艦第七飛
測試背景:星艦第七飛作為第二代星艦的首次飛行任務,標志著SpaceX在星艦技術迭代方面的重大進步。第二代星艦是對第一代六次軌道級測試飛行的設計改進成果,主要特點是更高效、更可靠、更接近成熟版星艦的設計目標。
測試概況:
○發射時間:計劃美中時間2025年1月11日
○發射地點:德州博卡奇卡星艦基地1號發射位
○飛行時間:計劃在發射后1小時完成再入及軟著陸。
○著陸區域:印度洋東部,靠近澳大利亞海岸的公海區域,與星艦第六飛、第五飛著陸區域類似,已獲澳洲民航安全局(CASA)和美國聯邦航空管理局(FAA)的批準。慣用這個濺落點已被多次批準,是一個成熟的目標著陸區。
○飛行剖面:跨大氣層軌道飛行,與第六飛類似的亞軌道飛行,可能達到近軌道速度,但不會全軌飛行(圍繞地球軌道飛行一圈或以上)。采用半軌飛行能降低任務失敗的風險,同時快速驗證核心設計是否有效。采用全軌飛行需要更復雜的審批程序,而SpaceX選擇優先推進發射頻率而非復雜的全軌道測試。
○測試重點:再驗證超重型火箭原位捕獲回收技術;測試超重型火箭從發射到回收全過程的改進措施;測試第二代星艦升級部分的性能(如內部結構、新襟翼、隔熱罩、供料系統、發動機接口等);驗證第二代星艦猛禽在軌點火能力;再驗證第二代星艦再入能力(評估新襟翼耐熱性;隔熱片的耐熱性、脫落率及受損程度;回收裝置的穩定性和耐熱性);再驗證第二代星艦高精度著陸能力。
○測試價值:第七飛是星艦技術演化的重要里程碑,成功與否不僅對星艦項目本身至關重要,測試數據和經驗將為后續第八飛(計劃首次嘗試超重型、星艦雙捕獲回收)奠定堅實基礎。還將影響未來更復雜任務(在軌對接、在軌加油、部署衛星、繞月飛行、無人登月)的技術應用。
通過此次測試,SpaceX旨在實現2025年開發目標:①加速實現星艦的可復用性設計(星艦系統雙回收);②第二代星艦打好樣本;③為全軌飛行積累經驗;④向實現全年25次星艦飛行計劃邁出重要第一步。⑤NASA深度參與將加快星艦測試進程,有望按計劃推進在軌加油演示,并為2026年無人登月演示、首次載人登月任務奠定基礎。
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