星舰爆了,我还是挺期待后面的发射

穿过大海来摸鱼 2023-04-22 07:45:11

因为一个减压阀,马斯克的星舰又“鸽”了,刷的大火箭“下次一定”

备受瞩目的spacex公司“星舰”重型火箭在美国当地时间4月20日进行了首飞,但结果是飞了4分钟左右爆炸了。美国中部时间4月20日8时33分,SpaceX“星舰”从得克萨斯州南部的发射台升空,飞升到墨西哥湾上空约39公里的高度,但在级间分离前出现异常,起飞约4分钟后在空中解体。从发射直播来看,飞行测试期间有多台发动机熄火,火箭失去飞行高度并开始翻滚,最终两台飞行终止系统发出自毁指令。

“星舰”首飞爆炸也引发了这次任务是成功还是失败的争论,在发射之前马斯克就说,首飞“只要不炸毁发射台就算成功”,提前大家打预防针,降低期待值,爆炸后指挥大厅不少人欢呼鼓掌和马斯克微妙的表情让成功还是失败的讨论更加激烈。

马斯克也第一时间发布推特表示:“祝贺SpaceX团队对星舰进行了激动人心的测试发射!为准备几个月后的下一次测试学到了很多东西。”

并且马斯克还在内部邮件豪言壮志的宣称:“我认为我们很有可能在今年进入轨道,回收助推器和飞船,如果不是今年,肯定是明年。火星,我们来了!”

根据马斯克的设想,最终版的“星舰” 每次可将100人送上太空,发射成本可降至每次200万美元,相当于每人2万美元。此外,马斯克对“星舰” 的设想中还包括使用“星舰”在地球上进行点对点运输,速度高达每小时2.7万公里,从纽约到上海只需39分钟。

又不是第一次“爆雷”,老马应该是有心理准备的,受到“星舰”火箭发射升空后爆炸等因素影响,马斯克旗下的特斯拉股价20日出现下跌,马斯克的个人财富也因此缩水上百亿美元。隔夜特斯拉股价暴跌了将近10%,这是该股自2019年7月24日以来的最大跌幅。这些都是小场面啦,马老师和空头战斗了不知多少次,分分钟几百亿上下的活儿他还真不怎么慌。

星舰的引擎有几台没工作

对于这次发射失败其实是可以参照前苏联的质子火箭的,前苏联的N1火箭,就布置了多达30台引擎,动力系统如此复杂的原因就是对标美国的土星-5火箭,用堆数量的方法来获得高达3500吨的起飞推力,数量多了噩梦就来了,对于工程师来说每多一组引擎就是多加了一份隐患,要想保证火箭平稳运行就要精确控制每一台发动机的工况,使其保持一致,而且多台发动机“并联”也会导致耦合共振的问题,进一步诱发火箭发射故障。星舰连引擎的布局都参考了质子,质子第一级推进装置由30台NK-15火箭发动机组成,发动机排成两个环,外环24台,内环6台。而星舰的33台猛禽发动机也是围成圈,理论上Space使用33台引擎是考虑到冗余了,坏一两个的话姿态还是可以保证的,一次瞎几个那就GG了。

质子

当年质子火箭四射四败,直接把苏联的登月梦干进“冷宫”,而马斯克坚信SpaceX强大的系统数控系统能搞定这个问题,其使用的“猎鹰”重型火箭有27台引擎,分别分布在其两个侧弹簧助推器和核心级推进器中。其起飞最大推力能够达到2327吨,相当于23架波音747客机的推力总和。而SpaceX在星舰的一级安装了多达33台“猛禽”发动机,每个发动机能输出50.6万磅推力,在一级点火的瞬间,33台发动机瞬间推力超过7500吨!液氧甲烷发动机是最佳的可重复使用发动机,其燃烧室中基本不会积碳,使用寿命也非常长,星舰使用的是“猛禽”液氧甲烷发动机,经过后续的不断优化改进,每台推力可达到230吨以上,后续星舰的一级底部最多可装载41台,推力可达9430吨,堪称是万吨级火箭了。

从现场的画面来看,星舰的引擎确实有几台异常,强大的推力甚至使发射台数百米外的车辆都感受到了炙热的问候,连导流槽都省略的发射台在强大的推力面前不说是不堪一击也可以说是摇摇欲坠,那几个哑火的引擎难保不是被僚机的气流给灭掉的。

现场画面中T+15秒(点火第15秒)时,芯一级33台“猛禽”发动机中的3台没有工作,其中2台位于固定外圈,1台位于可摆动发动机所在中心区域。T+40秒外圈第3台发动机关闭,20秒后外圈第4台发动机关闭。T+100秒时总计有6台发动机没有工作,不过几秒钟后有1台发动机恢复了工作。按照太空探索技术集团公司(SpaceX)官方飞行时序,星舰系统芯一级“超重型”(Super Heavy)的“猛禽”发动机本应在T+2:49关闭,随后与芯二级“星舰”(Starship)分离,而后芯二级6台“猛禽”发动机点火。相反,当超重型的发动机继续点火时,星舰系统开始翻滚。T+4:00,控制人员启动超重型助推器和星舰上面级的飞行终止系统(flight termination system,FTS),运载火箭按指令自爆解体。最终飞行近三分钟时还没有飞出大气层,其最高高度也只达到了32公里,不足预定高度的1/3,说明推力未能达到理想的状态,瞎火的引擎超过了预想。

也就是说,姿态控制系统还是起到了作用,对起飞阶段的修正能力是有效的,从这个角度来讲,这次发射成功了一半,对于人类探索宇宙的事业我一直是持比较宽容地态度,当年加加林重返地球老美都不敢瞎喷,探索太空是全人类的事业,我们也在布局长征9号重型运载火箭的研发工作,且已经于2014年12月确定,将在2030年左右实现首飞。星舰的实验不论成败对于我们都是有借鉴意义的。

多种长九方案

中国运载火箭总师、中国工程院院士龙乐豪于今年2月28日在南京理工大学演讲时公布的长九版本,PPT讲稿上显示该火箭上下直径基本一样,都是10.6米,高度114米,发射质量为4369吨,起飞推力为6118吨。而一级火箭采取了与星舰类似的设计,配备30台200吨级液氧甲烷发动机。

马总的大火箭给我们交了学费,我们的航天可不是某足那样的妖艳货,一直都是小心求证,小步快跑,相信这次宝贵的实践课能为我们自己的事业带来启发,为研制中的长九保驾护航。

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