就在瞄準星艦第八飛前三天,SpaceX官網終于發布IFT-8發射預告和IFT-7調查報告。三體引力波據此信息和多方信源,梳理并分析星艦第八次軌道飛行測試(IFT-8)的升級重點、測試目標、發射流程。
●IFT-8升級重點
IFT-8諸多升級基于2025年1月16日IFT-7飛船失?。⊿33因氧氣/燃料泄漏解體)和第二代星艦飛船的改進需求,重點在硬件、軟件和操作流程上提升可靠性、性能和安全性。以下是關鍵升級之處——
○S34推進系統改進:
IFT-7任務中S33發動機上方區域發生氧氣/燃料泄漏(由于防火墻壓力積累),導致持續火災和解體。升級整改措施包括:增加額外通風口和使用氣態氮的新型吹掃系統(new purge system,利用氣流清除管路和燃料艙中殘留的氣體或雜質),增強上方區域對推進劑泄漏的魯棒性。對發動機的燃料供油管路進行硬件變更,調整推進劑溫度,并設定新的操作推力目標。計劃未來配置的第三代猛禽發動機,減少發動機上方區域體積并消除大部分可能泄漏的接頭,進一步降低風險。S34推進劑容量較第一代增加25%,總計約1500噸,精細優化甲烷(CH4)和液氧(LOX)分配,確保上升、在軌和再入階段的穩定性。
○S34熱防護系統優化:
第一代飛船一直存在再入受熱和燒穿問題,特別是襟翼區域。對此,S34升級措施包括:移除部分熱防護瓦,以壓力測試飛船易損區域,驗證結構極限。測試多種金屬隔熱瓦,包括一種帶有主動冷卻的瓦片,嘗試替代材料。平滑和錐形瓦片邊緣,以解決IFT-6觀察到的燒穿問題,降低熱流峰值。再入軌跡設計故意施加壓力,后襟翼在最大再入動態壓力下的結構極限。S34熱防護系統(TPS)覆蓋約1.2萬塊六邊形氧化鋁基隔熱瓦,耐溫1600-1700°C,迎風面完整覆蓋,背風面裸露304L不銹鋼。
○S34氣動與結構升級:
IFT-7任務中S33的姿態失控可能與襟翼受熱和氣動設計有關。升級措施包括:前襟翼升級,更薄更尖更靠近頭錐頂部和背風側,以顯著減少再入加熱暴露,簡化底層保護機制和隔熱瓦。第二代飛船增加3個推進劑艙環,縮短有效載荷艙,以提高推進劑容量(比第一代多出300噸)、效率和氣動穩定性。新式前襟翼設計也會提升氣動控制,RCS(冷氣推進器)精度控制<0.1 m/s,支持三軸姿態調整。
○S34航電系統重新設計:
IFT-7存在航電冗余不足和響應延遲的風險。升級措施包括:航電系統完全重新設計,增加額外能力和冗余,支持未來復雜任務(如在軌推進劑轉移、飛船原位回收)。S34還配備更強大的飛行計算機、改良的電源、網絡分布和智能電池,提升實時計算和故障容忍能力。
○S34預裝捕獲回收裝置:
S34與S33一樣,預裝捕獲回收裝置(catch fittings),屬于非結構性掛載裝置,以測試再入階段的穩定性和耐熱性。為最早星艦第九飛(IFT-9)嘗試捕獲回收采集實測數據。
○B15航電系統升級:
盡管IFT-7的B14實現了超重型火箭再次捕獲成功,但仍需進一步提升回收系統的可靠性。B15升級措施:配備升級航電系統,包括更強大的飛行計算機、改良的電源和網絡分布、集成的智能電池。
○B15捕獲系統優化:
IFT-7捕獲精度<1米,仍有進一步的提升空間。升級措施:測試捕獲機械臂「筷子」上的雷達傳感器,提高測量機械臂與返回火箭距離的精度,達到厘米級。機械臂夾持力約300噸,響應時間<1.5秒,結合慣性導航INS+GPS/Starlink +視覺導航+數據融合,確保穩定性。
●IFT-8測試目標
基于IFT-7的飛船失敗教訓和第二代飛船改進,IFT-8的目標旨在驗證升級的硬件和操作,逐步實現完全且快速可重復使用。以下是核心測試目標:
○驗證第二代飛船(S34)的可靠性:
測試6臺猛禽和推進劑系統的點火穩定性和密封性,解決IFT-7的氧氣/燃料泄漏問題。通過2025年2月11日58秒超長靜態點火測試,驗證多個推力水平和硬件配置,調整燃料供油管路和推進劑溫度,確保上升階段無故障。
○實現飛船受控再入與精準軟著陸:
目標是S34從亞軌道軌跡再入,在印度洋執行精準軟著陸,軟著陸精度達到米級,驗證熱防護系統(TPS)和著陸減速控制力。測試TPS耐溫1600-1700°C,移除部分瓦片壓力測試易損區域,測試含主動冷卻的金屬瓦和平滑瓦片邊緣能否解決熱燒蝕問題,模擬最大動態壓力下的后襟翼結構極限。
○常規化B15塔架捕獲:
計劃B15在T+6分57秒原位返回,再度演繹筷子夾火箭,捕獲精度厘米級,超越IFT-7的B14分米級。測試升級的航電和雷達傳感器,確保導航精度達到厘米級。
○首次有效載荷部署:
目標部署4個Starlink模擬器,尺寸與下一代Starlink衛星相似,S33原計劃部署10顆未能實現。測試昵稱為「Pez糖果機」的衛星釋放器,作為星艦部署任務的首次演練。部署后的4個模擬器,計劃沿亞軌道軌跡飛行,預期再入燒毀,以驗證釋放精度和軌跡穩定性。
○重啟真空猛禽發動機:
計劃T+37分28秒,S34重啟單臺真空猛禽發動機,測試真空版猛禽在微重力下的點火穩定性,速度增量ΔV大約100-200 m/s,為未來月球和火星任務奠定技術基礎。
○飛船返回發射場的前期實驗:
通過再入測試,驗證飛船塔架捕獲(Ship Catch)的可行性,但此次不會實際捕獲。S34安裝了非結構捕獲裝置,以測試耐熱性。同時移除部分隔熱瓦片和增加金屬瓦,測試TPS極限。而且優化再入軌跡和導航,為IFT-9嘗試飛船捕獲做準備。
●IFT-8成功價值
IFT-8若成功實現以上測試目標,不僅驗證第二代飛船的可靠性和塔架捕獲的常規化,而且為IFT-9率先嘗試超重型首度復用、星艦飛船捕獲鋪路開道,甚至預示提前進入星艦測試2.0時代:測試任務快速遞進,全軌飛行、飛船捕獲、大小艦加油演示、艦對艦在軌加油、部署星鏈衛星等,進而加快星艦直奔月球和火星任務的進程。為星鏈快速擴容、高超音速點對點運輸提供可靠載具的同時,也會加劇全球太空競爭的新態勢。
●IFT-8發射流程
IFT-8飛行軌跡仍屬于跨大氣層軌道(TAO),軌道高度-50x235公里,赤道傾角26.5°,繞地飛行半圈,屬于半軌飛行。任務時長計劃66分26秒。優先計劃B15在升空約6分57秒原位捕獲回收,計劃S34在升空約66分26秒后在南印度洋目標濺落點軟著陸。
SpaceX計劃于2025年2月28日進行星艦第八次軌道飛行測試(Starship Integrated Flight Test 8,簡稱IFT-8)。發射窗口為美中時間(CST)17:30至19:09,即北京時間2025年3月1日7:30至9:09。
星艦第八飛預定發射流程表▼
對比IFT-8與IFT-7發射流程,兩次時間線存在一定變化:
美中時間2025年2月28日15:15(T-1:15:00):SpaceX發射總監確認推進劑加載許可。
T-00:45:59:S34液氧加載開始(比IFT-7延遲1分鐘)。
T-00:42:59:S34甲烷加載開始(比IFT-7延遲39秒)。
T-00:41:22:B15甲烷加載開始(比IFT-7提前2秒)。
T-00:35:35:B15液氧加載開始(比IFT-7延遲7秒)。
T-00:19:40:B15+S34的39臺猛禽發動機預冷開始。
T-00:03:20:S34推進劑加載完成。
T-00:02:50:B15推進劑加載完成。
T-00:00:30:發射總監確認發射許可。
T-00:00:10:火焰偏轉器激活。
T-00:00:03:33臺發動機點火序列開始。
T+00:00:00:B15+S34空蓄勢待發,待33臺猛禽達到指定推力。
T+00:00:02:B15+S34星艦組合體起飛升空。
T+00:01:02:最大Q(通過最大空氣阻力點,約20-25 km高度)。
T+00:02:32:B15執行MECO(30臺發動機關閉,只保留3臺中心發動機)。
T+00:02:40:啟動熱分離(S34點火和分離)。
T+00:02:45:B15返航點火開始(比IFT-7提前1秒)。
T+00:03:30:B15返回點火關閉(比IFT-7延遲1秒,且延長1秒)。
T+00:03:32:熱分離環拋棄(比IFT-7延遲1秒)。
T+00:06:37:B15著陸點火開始(比IFT-7延遲2秒)。
T+00:06:57:B15著陸點火關閉并捕獲(比IFT-7延遲2秒,總時長62秒)。
T+00:08:44:S34關閉發動機(比IFT-7提前9秒)。
T+00:17:24:S34部署演示(部署4個Starlink模擬器,比IFT-7計劃的時間點提前9秒)。
T+00:37:28:真空重啟單臺猛禽發動機(比IFT-7計劃的提前5秒)。T+00:47:22:S34開始再入(比IFT-7計劃的延遲8秒)。
T+01:03:05:S34跨音速(比IFT-7計劃的提前7秒)。
T+01:04:20:S34亞音速(比IFT-7計劃的提前5秒)。
T+01:06:04:S34著陸翻轉(比IFT-7計劃的提前9秒)。
T+01:06:06:S34著陸點火(比IFT-7計劃的提前13秒)。T+01:06:26:S34海上軟著陸(比IFT-7計劃的提前13秒)。
如上所見,IFT-8相比IFT-7的發射流程變化,倒計時階段:星艦飛船液氧和甲烷加載推遲1分鐘和39秒,超重型火箭甲烷加載提前2秒,液氧加載推遲7秒,凈延遲約1分7秒,以優化推進劑加載效率。
飛行階段:B15返回點火延長1秒,著陸點火和捕獲各延遲2秒,以優化軌跡和捕獲精度。S34發動機關閉等提前9秒,載荷部署提前9秒,真空重啟提前5秒,再入推遲8秒,著陸相關步驟提前5-13秒,意在縮短任務時間,解決IFT-7飛船問題,提升S34軟著陸穩定性和精準度,從而驗證第二代星艦飛船改進效果。
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