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星艦九飛,5月28日7:30:超重助推器首次復用;拒絕再現流星雨。9飛計劃以及8飛報告全文

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SpaceX公告:星艦第九次試飛最早于美國中部時間5月27日下午18:30(北京時間5月28日07時30分)進行。


SpaceX還發布了9飛計劃以及8飛報告全文,這里先摘錄要點:

  1. 星艦第九次飛行測試將由執行過星艦IFT-7的超重助推B14-2執行,這是超重助推的首次復用。按照計劃安排,此次飛行測試超重助推將軟著陸于發射場附近的海域,不會嘗試返場。

  2. 針對星艦八飛出現的問題改進:八飛事故的主要原因可能是由于二級的猛禽發動機出現硬件故障,導致推進劑意外混合點火。為解決該問題,在本次飛行測試中將新增氮氣吹掃系統,關鍵結構的緊固件將獲得更大的力矩緊固,推進劑的排放系統也將做出調整。并已在麥格雷戈測試基地進行了超過100次猛禽發動機長時試車。在未來的猛禽3發動機中的改進將徹底杜絕該現象的出現。


其余動作包括星艦的主要目標與前兩次飛行基本一致。屆時問馬將會為各位帶來轉播和解說,歡迎大家掃碼關注。

直播將在發射前約30分鐘開始。不過不到正式點火,試飛時間仍可能發生變化,請關注本公眾號或問馬視頻號,以獲取最新信息。

9飛時間表

時/分/秒 事件

00:00:02升空

00:01:02MAX-Q(最大空氣動力壓力點)

00:02:35超重助推器MECO(大多數引擎關閉)

00:02:37熱分離(星艦猛禽點火/兩級分離)

00:02:47超重助推器返回點火啟動

00:03:27超重助推器返回點火關閉

00:03:29拋棄熱分離環

00:06:19超重助推器著陸點火開始

00:06:40超重助推器著陸點火結束

00:08:56星艦引擎關閉

00:18:26載荷部署演示

00:37:49猛禽引擎太空重點火演示

00:47:50星艦再入

01:03:11星艦跨音速

01:04:26星艦亞音速

01:06:11著陸翻轉機動

01:06:16著陸點火

01:06:38海面著陸!


以下為9飛計劃以及8飛事故報告全文。

星艦第9次測試飛行的計劃

此次試飛標志著首枚經過飛行驗證的超重助推器的再次升空——該助推器曾在星艦第七次試飛中完成發射與回收。除了實現復飛里程碑外,超重助推器還將搭載一系列實驗,以獲取數據,改進未來助推器的性能與可靠性。星艦上級將重復先前兩次試飛未達成的次軌道飛行目標,包括首次進行有效載荷部署,以及多項再入實驗,旨在將飛行器帶回發射場進行捕獲回收。

超重助推器面向完全快速可復用設計,未來世代的超重助推器,將能實現每天多次發射。為實現超重助推器的首次復飛,在上次發射后,我們對助推器進行了全面檢查,以評估硬件狀況并確定需維護或更換的部件。諸如耗損型隔熱罩等一次性組件已被替換,但助推器絕大多數硬件——包括33臺猛禽引擎中的29臺——都會是經過飛行驗證的。首次助推器翻新后得出的經驗,以及隨后的飛行表現,將加速未來復飛的準備流程,逐步實現無需人工維護的快速周轉。


本次試飛中,助推器還將嘗試多項飛行實驗,以獲取飛行剖面及非標況下的真實數據。為最大程度保障星城發射設施安全,超重助推器在執行這些實驗時,將沿著飛往墨西哥灣海上著陸點的航線進行,不再返回發射場進行捕獲回收。

助推器與上面級分離后,將以可控姿態翻轉,并開始返回點火。這次的翻轉動作,將通過堵住助推器與星艦之間熱分離環的若干排氣口來完成,這將使星艦引擎的推力將助推器推向預定方向。此前的助推器翻轉方向取決于星艦上級各引擎點火時的微小推力差而隨機分布;而本次可控翻轉則可節約剩余推進劑的數量,從而在升空時使用更多推進劑,讓助推器可以攜帶更多有效載荷進入軌道。


返回點火結束后,助推器將嘗試在再入大氣時以更高的迎角飛行。提高迎角可增加大氣阻力,進而降低下降速度,從而減少著陸點火初段所需的推進劑。獲取助推器在更高迎角下的姿態控制數據,有助于未來新一代超重助推器的性能優化。

最后,在助推器著陸點火階段,還將按不同以往的引擎配置方式進行演示:在著陸最后階段,將特意關閉三臺中心引擎中的一臺,以測試用中圈備份引擎完成著陸點火的能力;隨后助推器僅依靠兩臺中心引擎繼續著陸點火,并計劃在墨西哥灣上空提前關機,預計將以“硬濺落”方式落入海面。


星艦上級同樣將完成多項太空中試驗,包括部署八顆 Starlink 模擬載荷(尺寸與下一代 Starlink 衛星相仿)。這些模擬載荷將與星艦保持相同的亞軌道飛行估計,預計會在再入時解體燒毀。此外,還計劃在太空中重啟一臺猛禽引擎。

本次試飛還包括多項旨在實現星艦上級返回發射場的實驗。在飛行器表面,已移除大量隔熱瓦,目的是在再入時,對脆弱區域進行應力測試;本次使用了一種帶主動冷卻功能的金屬隔熱瓦,以及多種其它金屬隔熱瓦,以測試多種再入保護材料的可行性。飛行器側面安裝了正式的捕獲銷,以檢驗其熱學結構性能。整個飛船的隔熱瓦邊緣采用了平滑過渡設計,以緩解第六次試飛中觀測到的熱點。這次星艦的再入飛行軌跡設計,也是刻意增加了壓力,旨在再入階段最大氣動壓點時,考驗后翼的結構極限。


研發階段測試本質上具有不確定性,但通過盡可能頻繁地將硬件送入真實飛行環境,同時嚴格保障公眾安全,我們才能快速學習、持續優化設計,朝著讓星艦成為完全快速可復用運載火箭的目標不斷邁進。

第八次飛行試驗的故障調查報告

2025年3月6日,星艦的第八次飛行試驗于下午5時30分(美國中部時間)在德克薩斯州的星艦基地成功發射。超級重型助推器上的全部33臺猛禽發動機成功啟動,并在上升過程中完成了全時長燃燒。在使超級重型助推器的所有發動機(除中心的3臺外)關閉后,星艦的末級點著了全部6臺猛禽發動機,與超級重型助推器成功熱分離后繼續飛行。


超級重型助推器隨后重新點燃了計劃中的13臺猛禽發動機中的11臺,并進行了返場助推燃燒,使其返回發射場。在那里,它重新點燃了計劃中的13臺發動機中的12臺(包括在返場助推燃燒中未能啟動的一臺發動機)用于著陸燃燒。3臺中心發動機繼續運行,將助推器引導至發射和捕獲塔臂,實現了超級重型助推器的第三次成功捕獲。


在返場助推和著陸燃燒階段,發動機未能重新點燃的最可能原因是單個發動機點火器附近的局部熱條件導致點火失敗 。飛行后測試能夠復現該問題,未來飛行的發動機將增加額外的隔熱層作為預防措施。


星艦的末級在與超級重型助推器分離后,按預期彈道飛行。發動機工作大約五分半鐘后,在星艦的后部靠近一臺中心猛禽海平面發動機的位置觀察到一次閃光,隨后發生了引擎故障導致發動機失效。在此之后,剩下的兩臺中心猛禽發動機和一臺猛禽真空發動機關閉,飛行器姿態失穩。在飛行大約九分半鐘后(即首次閃光觀察后兩分鐘多一點),所有發動機都已關閉,飛行器遙測失鎖。


在失去與星艦的聯系之前,沒有觸發其自主飛行安全系統的任何自毀規則,但該系統在失去通信時是完全健康的。預計自主飛行安全系統在失去通信后啟動,確保了飛行器的解體。飛行器被觀察到在重新進入大氣層后解體。

星艦在指定的發射走廊內飛行,以確保地面、水面和空中的公眾安全。在事故發生后,SpaceX團隊立即開始與聯邦航空管理局(FAA)、空中交通管制(ATO)和其他安全官員協調,實施預先計劃的應急響應措施。SpaceX與巴哈馬政府密切合作,并派遣了一支專家團隊來協調和執行清理工作。所有碎片都落在預先規劃的碎片響應區域內,碎片中沒有危險材料,預計不會對海洋生物或水質產生重大影響。


SpaceX領導了調查工作,并在FAA的監督下,與美國國家航空航天局(NASA)、美國國家運輸安全委員會和美國太空軍共同參與。SpaceX向FAA提交了一份事故報告供審查,并從FAA獲得了飛行安全認定,以進行星艦的下一次飛行。


星艦損失的最可能根本原因被確定為末級的一臺中心猛禽發動機的硬件故障,導致推進劑意外混合和點火。自此次飛行試驗以來,已在SpaceX的麥格雷戈測試基地進行了超過100次猛禽發動機長時試車,以更好地了解故障情況。


為了解決未來飛行中的問題,星艦末級的發動機將增加關鍵接頭的預緊力、引入新的氮氣吹除系統,并改進推進劑排水系統。星艦未來的升級將引入猛禽3發動機,該發動機將包括額外的可靠性改進,以從根本上解決故障發生的機理。


雖然此次失敗發生在與星艦第七次飛行試驗相似的飛行時間點,但值得注意的是,這兩次失敗是截然不同的。在星艦第七次飛行測試后實施的用于解決諧振響應和船頂部分易燃性的預防措施,在星艦第八次飛行測試的故障前按設計工作(意思是第七次飛行試驗后的改進措施還是生效了)。


星艦旨在根本性地改變并增強人類進入太空的能力。這種能力的飛躍不會在一夜之間發生,實現這一目標的進展也不會總是以飛躍的方式到來。但通過盡可能頻繁地將硬件置于真實環境中,同時仍然最大限度地控制公共安全,可以取得進展,以實現飛行可靠、完全且快速可重復使用的火箭的目標。

總的來看,SpaceX對第八次飛行試驗的幾個異常現象無一放過均進行了分析并優化改進,希望第九次飛行試驗可以達到預期目的并繼續推動下一步的優化迭代。


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