馬斯克今天發文「重新定調星艦開發框架」,披露諸多關鍵點。第二代星艦正被替代?第三代星艦何時亮相?三體引力波全面剖析星艦開發的現狀與未來。
●馬斯克重磅短文
▲北京時間3月23日12:18,馬斯克跟進澳洲知名星艦粉@MarcusHouse貼文時提到:SpaceX正在完善V3星艦設計(honing in on the V3 Starship design)。計劃在未來12個月內(到2026年3月左右)實現每周一次的星艦發射頻率。這將實現每次向Starlink軌道部署約100噸有效載荷,并且實現完全復用(full reusability)。他稱這一目標為重大突破(profound breakthrough)。
不難看出,馬斯克顯露一如既往的樂觀主義,對V3星艦的開發充滿信心,并設定了雄心勃勃的目標:到2026年3月實現每周一發,向Starlink軌道部署100噸有效載荷,并實現全可重復使用。這一目標如果實現,將標志著星艦計劃的重大突破,不僅大幅加速星鏈網絡的部署,還將為深空探索(如月球和火星任務)奠定基礎。然而,當前V2星艦正遭遇重大技術挑戰(如引擎故障和壓力問題)急需解決,以確保V3能夠順利實現這一目標。
●V2技術瓶頸
最近的星艦第八飛,第二代飛船(Ship V2)再度遭遇重大挫折,S34六臺猛禽中有四臺在初始燃燒階段提前關閉,導致姿態失控,最終失去遙測。SpaceX初步分析指出,壓力問題和燃料泄漏是主要原因,與星艦第七飛S33飛船爆炸的問題如出一轍。顯然,V2星艦暴露出幾個關鍵問題:
①發動機可靠性:猛禽發動機在IFT-7和IFT-8連續出現故障,IFT-7因燃料泄漏引發壓力激增和爆炸,IFT-8由于低壓導致發動機提前關閉。進一步深挖,真空版猛禽進料管線在低燃料水平下的不穩定性是主要隱患。
②壓力與燃料系統:超重型B15在IFT-8中也遭遇燃料傳輸壓力不足的問題,險些影響發射。飛船S34的液氧燃料艙也出現類似問題,測試團隊曾在發射前對其進行過檢查。
③熱防護與再入:IFT-7和IFT-8都沒能實現飛船的完整再入測試,熱防護系統(尤其是隔熱片)的耐用性仍需驗證。IFT-8前還發現一枚隔熱瓦片脫落,引發對系統完整性的擔憂。
另外,包括熱分離系統、后襟翼設計(存在火災隱患)以及發射塔的筷子(出現滑軌問題),都需要改進。
盡管問題頻發,但種種跡象表明,SpaceX并未放棄V2第二代飛船,而是通過更嚴格的地面測試來解決問題。例如,S35飛船已完成三次低溫測試,接下來將進行靜態點火測試。還計劃調整測試流程,比如在不同燃料水平下測試猛禽性能,以模擬真實飛行條件。
可以說,V2是星艦系統的過渡版本,目標是驗證核心技術(捕獲回收、飛船再入和軌道操作),為V3第三代星艦奠定基礎。盡管當前面臨重大挑戰,SpaceX仍堅持使用V2進行測試,體現了「快速迭代、邊飛邊改」的開發理念。這種策略早在獵鷹9號火箭開發中已經證明有效,最終造就了全球最可靠的火箭。
●V3藍圖
V3(Block 3)是星艦下一代版本,據悉將在2025年11月前完成設計并進入測試階段。相比V2,V3在多個方面進行了大幅改進。
①尺寸與載荷:V3總高度將達140-150米(超重型助推器80.2米,飛船69.8米),比V2高20-30米。有效載荷能力將達200噸(LEO運力,一二級完全可復用),如果一次性使用可實現約400噸運力。
②推力提升:V3將搭載Raptor 3第三代猛禽,推力多達10000噸力(V2為7500噸力),成為有史以來最強大的火箭。第三代猛禽更簡單、更可靠,旨在解決V2的猛禽問題。
③燃料容量:超重型助推器燃料容量多達4500噸,飛船為2300 噸,顯著提升推進劑量,以支持更強大的猛禽和更長時間更復雜的任務。
④軌道加油能力:V3將配備專門的加油硬件,包括先進的耦合機制和快速斷開系統,支持軌道加油操作。這是深空任務如月球和火星任務的關鍵。
⑤系統優化:熱分離系統將更簡單高效,減少分離風險;燃料艙將進一步擴展,以滿足第三代猛禽的需求;星艦發射塔基礎設施(包括筷子機械臂)也會優化以提高可靠性。
V3的開發受到多個關鍵任務的推動。首先是星鏈部署任務,馬斯克 在X帖子里提到,V3每次將向星鏈軌道部署100噸有效載荷。星鏈作為SpaceX最具前景和賺錢能力的項目,V3的高載荷能力和高發射頻率將加速下一代星鏈的部署。其次是Artemis重返月球計劃,星艦被選為NASA Artemis載人任務的首選月球著陸器(HLS),目前計劃在2027年實現載人登月。NASA載人月球著陸器項目主管Lisa Watson Morgan 最近表示,V3需在2025年底前投入使用,以支持星艦軌道加油。再有就是火星任務,馬斯克宣稱在2026年發射窗口期進行無載人星艦火星任務,26個月后再進行載人火星任務。V3的加油能力和深空能力將是實現這一目標的基礎。
不過,盡管V3設計雄心勃勃,但開發測試也面臨諸多挑戰。技術繼承方面,V3需要解決V2的所有問題,比如發動機可靠性、熱防護系統等,否則這些問題可能延續到新版本。時間壓力方面,SpaceX內部時間表是2025年11月完成目標,這意味著必須在不到8個月內完成設計、制造和測試,時間緊迫。能否按期完成仍是問號?;A設施方面,要實現每周一次發射需要大規模生產能力(Starfactory星艦工廠)和發射基礎設施(佛州第二發射塔、佛州星艦發射塔),這些重要建設目前仍在建設當中,能否如期建成有待觀察。
●并行開發
可以確定的是,SpaceX并未因V2棘手問題而放棄,而是采取了并行開發的策略。V2繼續用于測試和驗證技術(助推器回收、飛船再入),而V3則在設計階段快速推進。
這種策略優勢在于,V2的測試為V3提供了寶貴數據,避免新版本的冷啟動風險。時間效率上,并行開發縮短了整體開發周期,確保V3 能盡早投入使用。任務支持上,V2可用于短期任務,比如部署自家星鏈,而V3則為長期深空任務做準備。
不管外界如何質疑,SpaceX仍在抱持一貫的開發哲學:快速迭代、邊飛邊改。S33、S34連續失敗并未讓星艦開發停下腳步,而是推動更嚴格的測試和改進。比如S35飛船正在進行多輪低溫測試,SpaceX還計劃在IFT-9發射前增加不同燃料水平的引擎測試,以解決進料管線問題。這種策略雖然風險較高,但能快速暴露問題并找到解決方案。
此外,為支持高頻率發射,SpaceX正在加速基礎設施建設。比如,Starfactory星艦工廠項目。位于德州星艦基地的Starfactory,旨在實現星艦的大規模生產,支持V2和V3同期制造。再比如升級發射塔和發射臺,德州博卡奇卡基地已接近完成第二座發射塔,佛州星艦發射設施預計在2025年底前投入使用。還有后勤支持保障,德州博卡奇卡正在安裝水管道以減少運輸成本,計劃建設中的液氧生產廠也將在2025年7月前獲批。
如果SpaceX能實現馬斯克的愿景,星艦V3將重新定義太空飛行。它的載荷能力(200噸)和推力(1萬噸)將遠超競爭對手,比如NASA的太空發射系統(SLS,只能運送95噸到LEO,成本卻高得多)。完全可重復使用將把發射成本降到每噸幾千美元,讓太空變得前所未有地觸手可及。
現在,所有關注目光都集中在星艦第九飛上。根據FCC文件,最早可能在4月7日進行。當然,這只是最早的參考時間,更現實的時間段是春夏之交。這次測試將檢驗SpaceX能否解決V2的問題。與此同時,V3亮相倒計時也在繼續。SpaceX需要在迭代速度和系統穩定之間找到平衡。
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.