SN15着陆成功 人类离火星更近了?

2021年05月06日 23:09 次阅读 稿源:GeekPark极客公园 条评论

推进、爬升、越过最高点 10 公里后,SN15 开始俯冲、着陆翻转、减速并最终安全着陆。北京时间 5 月 6 日早晨 6 时 24 分,SN15 从该公司德州博卡奇卡的试验场起飞,整个测试过程约 6 分钟,6 分钟后 SN15 成功落回试验场指定位置。

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SN15升空画面

在历经多次失败后,SN15 成为了第一艘实现百分百软着陆的星舰。虽然着陆后,火箭底部出现了类似于 SN10 的着火,但在这次测试中,遥控灭火系统仅用了几分钟就将火扑灭了,避免了失败的再现。

SN15 着陆成功后不久,马斯克发推称“星舰顺利着陆!”此次星舰测试的成功标志着 SpaceX 已经掌握了十分关键的安全着陆技术,这将推动星舰下一阶段的研发工作。

与此同时,当下正处于美国政府责问局(GAO)为期 100 天的裁决期,SN15 的成功试飞对于 SpaceX 来说或许是一个恰合时宜的惊喜。

“星舰先烈”与数百项技术改进

“失败乃成功之母”,SN15 的成功建立于各位“星舰先烈”回收的数据之上。

在此次着陆成功之前,SpaceX 的星舰原型机 SN8、SN9、SN10、SN11 在高空试飞中都相继爆炸,再加上在星舰最初的压力测试、超低温加压测试等前期测试中报废的星舰,SN15 之前共有 10 艘星舰以失败告终。

SN10 是之前的试验中最接近成功的一次,它原本已经成功地完成了飞行测试并且软着陆成功了,但在着陆 6 分钟后,SN10 突然着火并发生爆炸。

最近的一次失败是今年 3 月 30 日进行高空试飞的 SN11。原本一切顺利的 SN11 在重新点燃发动机准备执行着陆翻转动作时,实时画面突然中止,随后传来的是爆炸的巨响,SN11 在空中解体成碎片。

尽管眼前是一连串的失败,但马斯克非但没有减缓测试进程,反而加快了 SN15 的发射计划。从 SN11 直接跨到 SN15,据马斯克公开表示,SN15 身上有着数百项的设计改进。

根据 SpaceX 的原计划,SN11 测试时 SN12-SN14 就已经初有进展,再加上前几次测试失败过程中回收了大量数据,SN15 在设计上的参考数据更为充足,改进之处也就更多。

目前已知的改进包括全新三台猛禽发动机、优化推进系统,细化到将甲烷分配歧管从液氧舱内部重新定位到舱壁底部,同时将 TVC 调速控制器、管道箍从头锥小舱壁移至推力圆盘等等。

所有的改进均围绕先前星舰的不足——发动机和推进系统稳定性问题展开,而这恰恰是导致之前四艘星舰失败的关键问题。

除此之外,SN15 相比前几代星舰,一个更为明显可见的区别是它具有更多的隔热片,足足有 800 多片,而 SN8 最初仅有 8 片隔热片、到了 SN11 也才 384 片。这样做的原因是新一代的 SN15 采用的是较薄的不锈钢材料,需要更加关注其隔热问题。

有了前几代星舰的基础,SN15成功着陆的几率大大提高

快速迭代、测试回收数据,这种研发方式显然更具效率,从 SN8 到 SN15 测试成功的概率从只有三分之一逐渐提升为 60%、90% 直至今天 SN15 成功。

这次的 SN15 上还安装了星链,按照马斯克的设想星链未来可以在飞机、车辆甚至太空飞船中为人们提供随时随地的通信服务。SN15 是否会在未来的测试中借助星链进行通信呢?目前马斯克尚未透露其具体作用是什么,这个问题还需在今后揭晓。

轨道试飞或将步入正轨

目前正在试验的其实只是星舰的飞船部分,还不包括第一级助推火箭“Super Heavey”。

按照星舰项目的最初设想,星舰一共包括两个部分,一个是像 SN11、SN15 这样的星际飞船,一个是用来助推的助推器,最终成型的星舰将有一百多米高,包括 28 台猛禽发动机,产生 70 兆牛顿的推力,大约是阿波罗登月计划中土星五号火箭的两倍。

BN1 是 SpaceX 的首个公开亮相超重型助推器,但目前已经被拆除。

BN1 是首个公开亮相的“Super Heavey”,但目前已经被拆除

在 SN11 发射的同一天,马斯克发推宣布“BN1 是个制造探路者,完成使命后就会报废。我们从中学到很多(经验和教训),但会把这些优化设计应用到 BN2 上。”

当时马斯克一如既往的给出了十分乐观的目标“预计 4 月底前 BN2 及发动机有望登上轨道级发射架,如果我们走运的话,甚至有能力入轨。”

然而随着 SN15 发射计划一再推迟,BN2 的测试计划还尚未开启。如今 SN15 测试成功,一向注重效率的马斯克势必会尽快将助推火箭的测试提上日程。

在正式进行轨道试飞之前,“Super Heavey”还需事前完成一系列的地面测试(环境压力测试、低温加压测试、推力结构压力测试、静态点火测试)。SpaceX 将像改进 SN15 一样,通过收集测试数据,注意反馈、及时调整,将 BN2 出现的问题在 BN3 身上进行改进,并不断迭代。

3 月中旬马斯克曾爆出目标是用 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。

这个计划也许会失败,但失败也并非坏事儿,毕竟失败着失败着也许就成功了。

恰合时宜的惊喜

星舰作为一整套可以重复使用的运载系统,不仅可以执行地球轨道任务,也能够完成登陆月球以及火星的任务。

4 月 16 日,NASA 高调宣布 SpaceX 成为阿耳忒弥斯任务载人登月器唯一承包商,登月版星舰作为 2024 年重返月球计划唯一载人登月器。

这项计划将为 SpaceX 提供 29 亿美元的研发经费,这将成为星舰项目最大的一笔资金来源,马斯克甚至为此激动地将 Twitter 头像换成了登月版星舰。

然而,十天后,SpaceX 与 NASA 的载人登月器合同被迫叫停。

4 月 26 日,Blue Origin 和 Dynetics 向美国政府问责局(GAO)提出抗议,声称 NASA 发包载人登月器项目遴选过程存在“严重缺陷”。随后 NASA 叫停与 SpaceX 签订的价值 29 亿美元登月大单,包括冻结项目进度、技术磋商、资金配给等。

SpaceX 与 NASA 的载人登月器合同被迫叫停|SpaceX官网

如今正处于美国政府问责局(GAO)为期 100 天的裁决期,在此时SN15 试飞成功,对于 SpaceX 而言,这次成功尤为恰合时宜。

100 天内 GAO 不得不做出裁决,结果也无非两种,一是维持 NASA 原定合同,驳回 Blue Origin、Dynetics 的起诉;二是认为合同确实存在缺陷,然后重新裁定。

但无论是哪种裁决,对于手握技术优势且试飞、着陆双双成功的 SpaceX 来说,结果都不会太差。

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