58秒速覽星艦第六飛:火箭回收失敗爆炸,飛船成功降落海面
今天上演星艦第六飛,也是今年最后一次星艦測(cè)試飛。少許遺憾,星艦基地沒有再度上演魔法般的「筷子夾火箭」,放棄原位回收改為海面濺落。意料之內(nèi),星艦飛船首次在軌演示重新點(diǎn)火,并以高精度軟著陸于印度洋濺落點(diǎn),測(cè)試目標(biāo)大部分達(dá)成。
星艦第六飛意味著第一代星艦謝幕,期待明年第二代星艦驚艷登場(chǎng)。
●發(fā)射速覽
●發(fā)射全程
第六飛與第五飛僅僅時(shí)隔37天,這是歷次星艦軌道試飛間隔最短的。從星艦首飛到第二飛,間隔212天;從第二飛到第三飛,間隔118天;從第三飛到第四飛,縮短至84天;從第四飛到第五飛,間隔時(shí)間增至128天;從第五飛到第六飛,間隔銳減至37天。
美中時(shí)間11月19日傍晚16:00(北京時(shí)間11月20日早晨6:00),位于德州博卡奇卡星艦基地1號(hào)軌道發(fā)射位,編號(hào)B13+S31星艦組合體磅礴而起,開始星艦第六次跨大氣層軌道測(cè)試飛行,開啟Plus版星艦測(cè)試飛。
星艦第六飛組合體:超重型火箭B13+星艦飛船S31,屬于第一代星艦最后一次測(cè)試飛。全艦高度121.3米,發(fā)射質(zhì)量~5000噸,推進(jìn)劑質(zhì)量4600噸(B13:3400噸 + S31:1200噸),干質(zhì)量394.5噸(B13:275噸+S31:119.5噸)。
第六飛飛行路徑與第五飛一樣,從德州星艦基地發(fā)射,原計(jì)劃升空7分鐘后超重型原位捕獲回收,升空65分鐘后星艦飛船在南印度洋海域軟著陸濺落。第六飛軌道仍屬于跨大氣層軌道(TAO),飛行軌道-15x213公里,赤道傾角26.2°,繞地飛行半圈。
不同的是,第六飛在日落時(shí)分發(fā)射,日出時(shí)分星艦飛船軟著陸。而第五飛是在日出時(shí)分發(fā)射,夜幕時(shí)段星艦飛船軟著陸。之所以選擇這一時(shí)間段發(fā)射,而不像前5次選在當(dāng)?shù)厣衔绨l(fā)射,最重要考量因素在于為了更好地觀測(cè)星艦著陸。第六飛測(cè)試重點(diǎn)之一就是進(jìn)一步驗(yàn)證星艦飛船以更高精度著陸能力。因此測(cè)試團(tuán)隊(duì)希望獲得更清晰、更全面的飛船著陸影像。當(dāng)星艦飛船S31飛越半個(gè)地球、跨越13個(gè)時(shí)區(qū)之后,執(zhí)行水面軟著陸,目標(biāo)著陸區(qū)位于南印度洋濺落點(diǎn)(25°S, 54°E),處在東七時(shí)區(qū)(北京時(shí)間屬于東八時(shí)區(qū))。當(dāng)星艦著陸時(shí),正值當(dāng)?shù)厝粘鰰r(shí)分早上6點(diǎn)鐘,這為提前設(shè)置在濺落點(diǎn)的無人攝像機(jī)以及遠(yuǎn)處觀察人員,提供良好的光學(xué)拍攝和視覺觀察條件,從而獲得更高清、更全面的著陸影像,為后續(xù)嘗試捕獲飛船提供必不可少的飛行信息。
T-01:15:00,即發(fā)射倒計(jì)時(shí)1小時(shí)15分,星艦發(fā)射總監(jiān)開始確認(rèn)各部門預(yù)備狀況,并且投票決定是否加注推進(jìn)劑,核準(zhǔn)后下達(dá)加注指令。
T-00:00:30,倒計(jì)時(shí)30秒,發(fā)射總監(jiān)下達(dá)發(fā)射指令。
T-00:00:10,倒計(jì)時(shí)10秒,啟動(dòng)發(fā)射臺(tái)噴水降噪系統(tǒng)。
T-00:00:03,倒計(jì)時(shí)3秒,超重型火箭B13的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器啟動(dòng)點(diǎn)火程序。33臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)全部點(diǎn)火。
T+00:00:00,星艦組合體蓄勢(shì)待發(fā),待33臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)增至指定推力。
T+00:00:02,星艦組合體從發(fā)射臺(tái)起飛。
T+00:01:02,上升階段通過最大空氣阻力點(diǎn)(Max-Q),即火箭經(jīng)受空氣動(dòng)力應(yīng)力最大值。
T+00:02:32,B13關(guān)閉30臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī),只保留3臺(tái)中心發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)點(diǎn)火,且以50%推力運(yùn)行。這一操作與IFT-2、IFT-3、IFT-4、IFT-5幾乎相同,為接下來熱分離做準(zhǔn)備。
T+00:02:39,啟動(dòng)熱分離。先是S31啟動(dòng)6臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火程序,隨即超重型和星艦飛船之間連接解鎖,利用發(fā)動(dòng)機(jī)尾流推力作用到超重型頂部的熱分離環(huán),實(shí)現(xiàn)一二級(jí)分離操作。這是星艦第五次進(jìn)行熱分離操作(IFT-2、IFT-3、IFT-4、IFT-5、IFT-6)。熱分離后,B13開始翻轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng),為返航調(diào)整姿態(tài)。
T+00:02:44,B13啟動(dòng)返航點(diǎn)火,重新點(diǎn)燃中間圈和內(nèi)圈的13臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī),持續(xù)點(diǎn)火54秒。
T+00:03:40,B13拋棄火箭頂部的熱分離環(huán),這是星艦第三次執(zhí)行這類操作,目的是減輕返航時(shí)的火箭質(zhì)量,提升著陸回收精準(zhǔn)度。熱分離環(huán)重約9噸,高約1.83米,從星艦第二飛(IFT-2)開始使用。未來第二代星艦系統(tǒng)將使用更輕的熱分離環(huán),不再采用不能復(fù)用的拋棄型,而是設(shè)計(jì)成固定在超重型火箭頂部,與火箭主體一樣可以完全復(fù)用。
升空不到4分鐘,發(fā)射總監(jiān)宣布:Booster Offshore Divert(助推器離岸轉(zhuǎn)向),表示取消B13原位回收操作。意味著自檢系統(tǒng)顯示:未能達(dá)到符合B13返回執(zhí)行捕獲回收的條件。
按照操作流程,在超重型捕獲回收前三分鐘,測(cè)試團(tuán)隊(duì)及自檢系統(tǒng)會(huì)對(duì)超重型火箭、發(fā)射塔及其捕獲機(jī)械臂回收系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)千項(xiàng)檢查,以確認(rèn)是否全部滿足安全標(biāo)準(zhǔn)。只有100%符合回收標(biāo)準(zhǔn),才由發(fā)射總監(jiān)手動(dòng)發(fā)出操作指令,否則超重型火箭就會(huì)默認(rèn)放棄返航原位回收取消「筷子夾火箭」操作。
如同這次一樣,選擇一條飛行路徑,執(zhí)行著陸點(diǎn)火,在墨西哥灣受控安全濺落。隨后觸發(fā)AFTS自動(dòng)引爆。
針對(duì)這次第六飛,任務(wù)設(shè)計(jì)人員還優(yōu)化了超重型火箭發(fā)射與返回的軟件控制及準(zhǔn)許標(biāo)準(zhǔn)。安全比回收更重要,安全第一位。只需再接再厲,后續(xù)再現(xiàn)筷子夾火箭!
到底什么原因?qū)е铝俗詸z系統(tǒng)顯示未能達(dá)到原位捕獲回收條件?
原因之一:▲根據(jù)SpaceX直播畫面顯示,升空2分55秒,B13發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻管被扯斷(箭頭指向)。
原因之二:▲根據(jù)航天自媒體CSI-Starbase報(bào)道,星艦發(fā)射塔頂部通訊避雷針傾斜受損。
這些異常狀況都會(huì)觸發(fā)自檢系統(tǒng)報(bào)警,顯示無法達(dá)到符合B13飛回發(fā)射場(chǎng)并執(zhí)行捕獲回收的條件,使得發(fā)射總監(jiān)放棄原位回收操作,改為海面濺落。所以,盡管這次沒有再次成功驗(yàn)證超重型火箭原位捕獲回收,卻成功檢驗(yàn)了發(fā)射系統(tǒng)的安全運(yùn)行機(jī)制。
一二級(jí)熱分離后,星艦飛船S31的6臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)點(diǎn)火,持續(xù)5分48秒。
T+00:07:59,3臺(tái)真空版發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)熄火。
T+00:08:28,3臺(tái)海平面版發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)熄火。S31開始滑行,遠(yuǎn)地點(diǎn)預(yù)定高度213公里,繞行地球近半圈。第六飛與第五飛、第四飛、第三飛的預(yù)定軌道一致,但遠(yuǎn)地點(diǎn)有所不同。第六飛遠(yuǎn)地點(diǎn)只有190公里,而不是213公里。第五飛和第四飛遠(yuǎn)地點(diǎn)都是213公里,第三飛遠(yuǎn)地點(diǎn)234公里。
T+00:37:47,S31在軌啟動(dòng)單臺(tái)猛禽真空點(diǎn)火。這是星艦第一次嘗試太空點(diǎn)火(IFT-3原計(jì)劃嘗試,因飛船姿態(tài)不穩(wěn)而取消),啟動(dòng)單臺(tái)真空猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行短暫點(diǎn)火(約3秒),讓飛行軌道稍微向前推進(jìn),這樣會(huì)讓飛船以更大攻角進(jìn)行再入,以減慢水平速度,有助于飛船以更高精度著陸。這項(xiàng)測(cè)試之所以重要,因?yàn)檫@是星艦未來進(jìn)行全軌飛行、部署衛(wèi)星、捕獲回收的必要條件。
T+00:39:45,S31處于125公里高度,星艦迎風(fēng)面開始顯現(xiàn)橘紅色。這是由于星艦高速飛行與大氣摩擦升溫出現(xiàn)的等離子體場(chǎng)。隨著飛行高度降低,高溫等離子場(chǎng)顯現(xiàn)越加明顯。
T+00:47:13,S31開始進(jìn)入再入階段。飛船襟翼開始進(jìn)行氣動(dòng)控制。
T+01:04:38,S31開始轉(zhuǎn)身著陸(Landing Flip),為了發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,將星艦艦身由水平翻轉(zhuǎn)為垂直于地面。
T+01:05:10,S31啟動(dòng)3臺(tái)中心發(fā)動(dòng)機(jī)著陸點(diǎn)火(LandingBurn)。這是星艦史上第四次演繹神龍擺尾這一高難動(dòng)作。前三次分別是2021年5月5日SN15高空試飛時(shí)首次演繹,2024年6月6日S29軌道級(jí)試飛時(shí)首次演繹,2024年10月13日S30再度上演。
T+01:05:31,S31以垂直姿態(tài)觸及海面,先是船尾落入水中,隨后船身翻轉(zhuǎn),成功軟著陸于南印度洋目標(biāo)濺落點(diǎn)。
星艦軟著陸階段,正值當(dāng)?shù)厝粘鰰r(shí)分,為提前設(shè)置在海面上的攝像機(jī)提供了絕佳拍攝條件,高清記錄S31海上軟著陸全過程,也為全球觀眾透過星鏈網(wǎng)絡(luò)直播畫面而看得一清二楚。
這次測(cè)試重點(diǎn)之一:驗(yàn)證S31厘米級(jí)的高精度著陸能力。這一目標(biāo)遠(yuǎn)高于星艦第五飛S30達(dá)到10米級(jí)的著陸精度。測(cè)試團(tuán)隊(duì)希望通過實(shí)測(cè)S31精準(zhǔn)軟著陸,進(jìn)一步驗(yàn)證星艦高精度著陸能力,為第二代星艦盡早嘗試原位捕獲回收做準(zhǔn)備。
●第六飛測(cè)試目標(biāo)
如果說一個(gè)月多前的星艦第五飛,堪稱開發(fā)測(cè)試5年來最具挑戰(zhàn)性、最具顛覆性的一次測(cè)試飛,那么這次第六飛就是IFT-5 Plus(增強(qiáng)版第五飛)。套用奧運(yùn)會(huì)slogan的說法「星艦第六飛追求更好、更準(zhǔn)、更強(qiáng)」。星艦第六飛主要測(cè)試目標(biāo)如下:
①星艦首次嘗試真空點(diǎn)火
這是星艦第一次嘗試太空點(diǎn)火,啟動(dòng)單臺(tái)真空猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行短暫點(diǎn)火,使飛船飛行軌道稍微向前推進(jìn),這樣會(huì)讓飛船以更大的攻角進(jìn)行再入,以減慢水平速度,有助于飛船以更高精度著陸。這項(xiàng)測(cè)試之所以重要,因?yàn)檫@是星艦未來進(jìn)行全軌飛行、部署衛(wèi)星、捕獲回收的必要條件。
②進(jìn)一步驗(yàn)證星艦更高精度著陸能力
預(yù)期目標(biāo)達(dá)到厘米級(jí)精度,一旦達(dá)成該目標(biāo),為星艦第七飛率先嘗試空中捕獲回收奠定穩(wěn)固基石,也為明年第二代星艦高頻次亮相測(cè)試飛打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
③再次驗(yàn)證超重型火箭原位返航、空中捕獲、卸載推進(jìn)劑的全過程技術(shù)
旨在提升超重型火箭捕獲回收可靠性;驗(yàn)證第五飛B12航空保護(hù)罩破損、臍帶接口處起火、發(fā)動(dòng)機(jī)噴口變形等故障的改進(jìn)措施;縮短捕獲回收后從超重型卸載推進(jìn)劑的時(shí)間,提高快速再利用的操作效率。
④再次驗(yàn)證星艦再入能力
測(cè)試之一:前襟翼能否克服前兩艘星艦燒蝕痛點(diǎn),并且以更高攻角飛行,故意挑戰(zhàn)襟翼控制的極限;測(cè)試之二:新型隔熱片材料耐高溫表現(xiàn);測(cè)試之三:星艦兩側(cè)拆除8列隔熱片,用于測(cè)試未來星艦回收硬件的安裝位置的耐高溫性,該位置將用來安裝回收裝置(掛載點(diǎn)、穩(wěn)定點(diǎn)縱梁)。
●第六飛測(cè)試結(jié)果
基于星艦團(tuán)隊(duì)快速迭代能力和高效整改措施,星艦第六飛測(cè)試目標(biāo)大部分達(dá)成:
①由于發(fā)射塔頂部通訊避雷針受損以及超重型火箭冷卻管破損等原因,導(dǎo)致自檢系統(tǒng)報(bào)警,發(fā)射總監(jiān)放棄原位回收操作,改為海面濺落。盡管無法再次驗(yàn)證超重型火箭原位捕獲回收,但成功檢驗(yàn)了發(fā)射系統(tǒng)的安全運(yùn)行機(jī)制。按照操作流程,在超重型捕獲回收前三分鐘,測(cè)試團(tuán)隊(duì)及其自檢系統(tǒng)會(huì)對(duì)超重型火箭、發(fā)射塔及其捕獲機(jī)械臂回收系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)千項(xiàng)檢查,以確認(rèn)是否全部滿足安全標(biāo)準(zhǔn)。只有100%符合回收標(biāo)準(zhǔn)時(shí),才由發(fā)射總監(jiān)手動(dòng)發(fā)出操作指令,否則超重型火箭就會(huì)默認(rèn)放棄返航原位回收取消「筷子夾火箭」操作,改為海面濺落。
②星艦首次嘗試并成功在軌點(diǎn)火演示。啟動(dòng)單臺(tái)真空猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行約3秒鐘的短暫點(diǎn)火,讓飛船以更大攻角再入,以減慢水平速度,有助于飛船以更高精度著陸。為第二代星艦進(jìn)行全軌飛行、部署衛(wèi)星、捕獲回收提供必要且有力的技術(shù)支撐。
③星艦順利再入大氣層。星艦兩側(cè)拆除隔熱片位置,出現(xiàn)輕微彎曲現(xiàn)象(見上圖▲),但基本完整未破損。前襟翼又出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象,這是以更高攻角再入、挑戰(zhàn)襟翼控制極限的結(jié)果。新型隔熱片材料承受住再入高溫檢驗(yàn)。
④星艦S31實(shí)現(xiàn)高精度軟著陸,為最早星艦第七飛率先嘗試空中捕獲打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),也為明年第二代星艦高頻次亮相測(cè)試飛打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
●后續(xù)試飛
鑒于第六飛測(cè)試成績(jī),很可能促使星艦開發(fā)團(tuán)隊(duì)以更高效方式,安排后續(xù)測(cè)試任務(wù)。
▲馬斯克在星艦第六飛后表示,如果一切順利將嘗試捕獲星艦。稍早前他曾表態(tài),第七飛有可能率先嘗試原位捕獲星艦飛船。
由于第二代星艦試飛任務(wù)配置將超過第一代星艦試飛的難度,可以料定測(cè)試團(tuán)隊(duì)需要更多時(shí)間準(zhǔn)備,F(xiàn)AA也需要稍長(zhǎng)時(shí)間審批。因此作為第二代星艦首次亮相發(fā)射的第七飛,大概率不會(huì)早于明年1月發(fā)射,更可能是明年2月或3月發(fā)射。按照同類任務(wù)配置間隔1個(gè)月來算,那么第八飛大概率會(huì)在明年4月。
因?yàn)殡S著2026年9月首次載人登月任務(wù)(阿爾忒彌斯3號(hào))倒計(jì)時(shí)逐漸臨近,登月版星艦至少要進(jìn)行一次無載人登月演示。而發(fā)射一次登月版星艦,大約需要發(fā)射10次左右加油版星艦為其在軌加油(加滿1200噸推進(jìn)劑),以支持往返登月任務(wù)。因此基于這個(gè)前提,SpaceX必須有能力在短期內(nèi)高頻發(fā)射多艘加油星艦。而最理想的發(fā)射方案就是,同時(shí)開啟德州星艦基地與佛州星艦基地的發(fā)射能力,由此開創(chuàng)兩地高頻發(fā)射與回收的星艦2.0時(shí)代。
正因?yàn)槿绱耍?025年不單是前所未有的星艦繁忙年度,更是從開發(fā)測(cè)試期逐步過渡到執(zhí)行任務(wù)期的關(guān)鍵年份。
●川普捧場(chǎng)預(yù)示更大野望
這次星艦第六飛,恰逢川普2.0時(shí)代起始階段。政治強(qiáng)人川普攜一眾政治盟友親臨星艦基地,這既是為時(shí)代超人馬斯克的星艦助陣喝彩,更是為即將到來的星艦大航天時(shí)代提前慶祝。當(dāng)然,也可以看作馬斯克為川普贏得大選呈現(xiàn)的一份飛天大禮。
彼時(shí),馬斯克為川普重返白宮搖旗吶喊;此刻,川普為馬斯克星艦發(fā)射手舞足蹈。形影不離的川馬組合體,已經(jīng)開始釋放前所未見的作用力,超視距傳導(dǎo)到各個(gè)領(lǐng)域。至于,川馬組合最終能否形成一馬平川效應(yīng)?最好還是看到劇終。
對(duì)于星艦項(xiàng)目來說,未來兩年便會(huì)見分曉。如果2025年星艦成功捕獲回收、順利演示在軌加油的話,那么2026年就會(huì)有望先后實(shí)現(xiàn)無載人登月演示、首次載人登月執(zhí)行阿爾忒彌斯3號(hào)任務(wù)。接下來,由星艦系統(tǒng)全面取代SLS+獵戶座飛船的呼聲就會(huì)越來越高,新版美國重返月球計(jì)劃就會(huì)呼之欲出。載人探火計(jì)劃很可能會(huì)順理成章提上日程,最快最激進(jìn)的發(fā)射排期:2026年9月-10月發(fā)射首批星艦先遣飛往火星;2028年11月-12月發(fā)射首批載人星艦飛赴火星;2031年1月-2月發(fā)射第二批載人星艦建立永久定居點(diǎn)。當(dāng)然,這一切都是最理想最高效的載人登月登火計(jì)劃。但不管怎樣,川馬二人都有強(qiáng)烈意愿希望在川普2.0時(shí)代實(shí)現(xiàn)這些里程碑式創(chuàng)舉。