北京时间6月6日20时50分,美国SpaceX公司研发的“星舰”开展第四次试验性发射。“星舰”两级均按预期溅落海面,使其超越航天飞机,成为史上体积、重量最大的返回式航天器。
代号为B11的超重型助推器的33台猛禽发动机中,有一台未点火,但凭借发动机冗余设计,未影响正常飞行。随后,“星舰”两级成功进行热分离。代号为S29的“星舰”第二级正常点火飞行,并在起飞47分钟后再入大气层。尽管第二级再入过程中隔热瓦被严重烧毁,部分翼面在再入过程中被烧穿,但翼面依然正常动作,二级正常点火反推落海。摄像头经过高温和碎片的考验,播出了黑障区绚烂的紫色等离子体画面,并在保护玻璃破裂后依然发回图像,记录了落海的过程。
星舰正在努力解决上个世纪两个超级大国航天发展中发现的难题。四次试飞以后,星舰在解决多台发动机并联的问题上的确有了突破性的进展,展现了比较好的冗余能力。不过整体可靠的同时,依然存在部分发动机未点火甚至熄火的现象,仍需更多飞行试验验证稳定性;发动机遥测数据的可靠传输和收集也需要进一步改进。
后续更加值得关注的是隔热瓦的可靠性和复用经济性问题,这也是从航天飞机时代就在困扰大型航天器再入的难题。本次发射二级再入过程中,从直播画面就可以看出有部分隔热瓦已经脱落,所幸未导致解体或碰撞其他元器件造成严重损伤。
本次发射基本完成了发射前的预定技术验证内容,尽管图中出现了意料之外的画面传输问题。SpaceX公司目前正在加紧建设第二座“星舰”发射台,促使“星舰”回收技术逐渐成熟。我们预测“星舰”可能将在今年内测试完整的回收过程,且随着设施的增加和FAA的调整,有分析认为后续“星舰”发射频率会进一步提升,不排除今年发射有效载荷。
针对目前星舰的隔热瓦问题,在我们内部的讨论之中认为在星舰飞行的初期也许会采用进一步消耗燃料使得再入速度进一步降低的方案,以降低再入时的温度。但是此方案带来最大的弊端就是,留存燃料进行减速必然导致星舰的载荷重量减少,影响星舰的载荷效率。虽然星舰后期规划有在轨补加燃料的“星舰加油站”但考虑到在轨补加的技术难度以及向近地轨道运输推进剂的成本,在轨补加推进剂用于深空探测的经济效益与技术意义明显大于星舰在轨补加推进剂以支持返回地球。总之,我们认为如果星舰后续采取通过在轨减速达到再入回收的解决方案仅是星舰初期飞行中的妥协之举,治标不治本。对于星舰来说最好的解决方法肯定还是靠高效率低成本的隔热材料来解决,毕竟星舰不仅仅作为载人航天器,同时也是运载火箭的一部分,把有限的燃料留到送载荷入轨才是王道。
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