历经6个月建造磨砺、6次点火试射、FAA暂缓审批之后,今天星舰新先锋SN9终于掀起滚滚红尘,步SN8后尘,再度演绎一场高难度航空之旅。结果触地爆炸,重蹈覆辙。

发射速览
发射时间:美中时间2021年2月2日14:25(北京时间2月3日4:25)
发射地点:德州博卡奇卡SpaceX星舰基地发射场Pad B
着陆地点:德州博卡奇卡SpaceX星舰基地发射区着陆场
测试星舰:第二艘功能完备的全尺寸原型星舰(编号SN9)
发动机:三台猛禽(SN49、新更换两台编号未知)
飞行时间:6分26秒
最高飞行:~10000米(32800英尺)
测试目的:复制SN8成功之果,扭转SN8着陆之失。结果未能如愿。
https://imgogo.angelyun.com/2021/1_2/oid561147_1.jpeghttps://imgogo.angelyun.com/2021/1_2/oid561147_2.jpeg去年12月10日,SN8率先高飞,出乎大多数人意料,「差一点就成功」,仅在最后关头未能软着陆。马斯克给出失败原因:SN8在最后着陆阶段,因头锥燃料舱压力不足,使得反推力不足,降速过快,导致硬着陆爆炸(马斯克技术词语RUD)。
SpaceX解决方案:借鉴猎鹰9号成熟经验,利用氦气自动增压,取代之前氧气为推进剂加压。基于SN8、SN9硬件设备基本同款,短期内无法做到推倒重来重大调整,所以这个短期解决方案既是权宜之计,更要实际验证才行。
结果SN9仍然没有足够减速,再度触地爆炸,制造一个巨大火球!软着陆梦再次幻灭,SN9未能成功跳过SN8着陆失败劫。
SpaceX首席集成工程师约翰・因斯普鲁克(John Insprucker)在网络直播中表示:「我们还需要在着陆方面下功夫。」
不过他补充道:「我们得到很多宝贵数据,主要目标就是验证在亚音速再入时对星舰的控制----看起来非常好,我们从中获得很多。」
为何降到10公里?
SN9与SN8飞行路径、测试难度大体相当,但飞行高度降低2500米,从SN8最高点12.5公里,降至SN9最高点10公里。这是为何?
在此之前,知名航天自媒体Everyday Astronaut就曾透露:SN9飞行高度降至~10公里。简单来说,测试团队希望通过降低飞行高度,降低着陆阶段下降速度,从而提高软着陆成功几率。
SN9测试最大目标就是:复制SN8成功之处,突破SN8着陆之败。之所以降低2500米飞行高度,就是要调低着陆难度。SN8由于在着陆阶段燃料舱压力不足,使得反推力不足,降速过快,从而导致硬着陆爆炸。要想让SN9成功着陆,除了利用氦气增压,取代之前氧气推进燃烧剂,避免重蹈SN8覆辙之外,测试团队还可以通过降低飞行高度,降低着陆阶段下降速度,从而提高软着陆成功几率。
我们知道,根据能量守恒定律,当物体从高空下落时,重力势能不断减小,动能不断增大,速度越快,冲击地面的力也就越大。动能定理1/2mv1^2-1/2mv0^2=mgh,当v0=0时,可以简化成v1 =2gh,这意味着:下落高度降低,下降速度越慢,冲击地面的力就越小,需要着陆反推力也就减小,从而提高软着陆成功率。
发射过程
这艘全尺寸原型星舰(Starship prototypes)采用颠覆传统航天材料的全不锈钢舰体(大部分采用304L,少量301),舰高50米,直径跨度达9米,这相当于波音747客机直径1.5倍。
SN9属于SpaceX开发第三代原型星舰SN系列(第一代星虫StarHopper、第二代Mark系列)第9款全尺寸测试飞船,序列号为SN9,也是作为SN8后继者在星舰测试之路走得最远的。从去年8月起开建,历经5个月建造、60天辗转磨砺、6次点火试射、FAA暂缓审批之后,终于迎来高飞时刻。
https://imgogo.angelyun.com/2021/1_2/oid561147_3.jpeg美中时间2021年2月2日14:25(北京时间2月3日4:25),位于德州最南端博卡奇卡SpaceX星舰基地测试发射场B发射台上,今天的主角----原型星舰SN9,几乎同时启动三台猛禽发动机,凭借600吨推力,磅礴而起,掀起滚滚红尘,天高任你飞!
接下来越飞越快,直上云霄。航天史上最强大甲烷富氧发动机----三台猛禽喷射出长长的纯美尾焰,恰似为天空画上一个耀眼惊叹号!
起飞大约111秒,按照程序设定,第一台猛禽关闭。当起飞约两分17秒时,第二台猛禽也关闭,只留单台持续点火。随后飞抵最高点大约10公里,这比民航客机通常巡航高度还要高。
与此同时释放液氧,冷凝成大量白汽。之所以排放氧气,主要有两个原因:由于飞行过程中周围空气热量让部分液氧到达沸点,必须释放舱内压力,防止压力过大出现危险。陆续关闭发动机减少消耗液氧时,更需要释放压力,必须排放相当量的液氧;为星舰减轻重量,而且液态氧对环境无害,甲烷则不然。
SN9越过最高点,当起飞约4分半,SN9关闭最后一台猛禽。凭借自带液氮气体推进器的前后翼进行姿态调整,星舰舰体逐渐倾斜,头锥朝下,直到与地面保持水平,开始以95%自由落体返航下降。
这种可控性空气动力下降(形象说法:腹部拍水式俯冲),就像翼装跳伞者张开手脚那样,利用前后翼进行姿态控制(俯仰、翻转、偏航等控制)……这是继SN8之后,SN9再度演绎史无前例的航空飞行,这一过程大约持续两分钟。
当起飞约6分18秒,在距地面大约500米之际,SN9开始演绎令人咋舌的着陆翻转机动(形象说法:神龙摆尾),先后点燃两台猛禽发动机,同时自动调整前翼、后翼,使得船身最大摆幅120度,然后顺利旋转90度,让船身从水平姿态变成垂直地面。
但不幸的是,第二台猛禽未能正常持续点火,导致SN9仍没有足够减速。甚至飞溅出少许碎片,显然出现异常。
就在发射升空6分26秒,以大角度触地爆炸(马斯克技术词语RUD),制造一个巨大火球!软着陆梦再次幻灭,SN9未能成功跳过SN8着陆失败劫。
就在SN9高飞前几天,Everyday Astronaut每日宇航员自媒体账号搞了一项民调,让参与者预估试飞结果如何,结果有接近80%的人相信SN9能够成功软着陆。显而易见,大家对SpaceX神团队充满信心,对星舰先锋满怀期待。尽管事与愿违。但只有对待失败的态度越理性,才可能越接近成功。
就在SN9爆掉不远处,SN10不惧此情此景,依然冲天矗立,继承先驱者遗志,渴望挑战高飞,复制SN8成功之果,扭转SN8着陆之失。
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