IT之家 08月28日
SpaceX 星舰第十次试飞:挑战极限,聚焦可重复使用关键技术
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SpaceX第十次星舰试飞旨在突破航天器性能极限,重点验证热防护系统、推进系统冗余及发动机在轨重启技术。此次试飞主动引入多项故障场景,如移除部分隔热瓦和关闭发动机,以评估星舰在极端条件下的容错能力。这些技术对于星舰实现完全可重复使用、支持星链发射、商业载荷运输以及载人航天任务至关重要。特别是热防护系统,是实现100%重复使用的最后一道关键难题,其性能直接关系到星舰上级舱能否安全着陆并翻新。同时,发动机的可靠重启能力对深空探测和载人任务的安全至关重要。NASA已投入巨资支持星舰研发,并设定了严格的安全标准,以确保未来载人登月任务的成功。

🚀 **热防护系统(隔热罩)性能验证:** SpaceX 将星舰第十次试飞的核心目标之一设定为验证其热防护系统在穿越大气层、承受高温时的耐久性。通过主动移除部分隔热瓦和试验新型主动冷却隔热瓦,旨在收集真实数据以改进设计,解决实现火箭 100% 重复使用的关键难题,确保上级舱在极端高温下仍能安全返回。

⚙️ **推进系统冗余与发动机在轨重启:** 此次试飞重点测试了推进系统的容错能力。通过模拟发动机失效场景,工程师在着陆点火阶段主动关闭了部分猛禽发动机并启用了备用发动机,成功演练了发动机失效后的应对。此外,SpaceX 再次成功实现了猛禽发动机的在轨重启,这项技术对深空探测和载人任务至关重要。

🌕 **为载人航天任务奠定基础:** SpaceX 的星舰是 NASA “阿尔忒弥斯计划”的关键技术支撑,特别是其热防护系统和发动机在轨重启能力。NASA 已投入巨资支持星舰研发,并计划于 2027 年年中执行首次月球着陆任务。星舰的安全性将通过严格的测试和飞行数据验证,以满足载人任务的极低风险要求,确保宇航员登陆月球表面的安全。

📈 **持续迭代与优化:** 第十次试飞不仅是技术验证,更是为下一代“Block 3”星舰的升级提供关键数据。通过将飞行数据转化为硬件升级方案,包括更强的猛禽发动机、优化的襟翼和制导导航系统,SpaceX 旨在逐步实现星舰的常规化运营,最终达成马斯克设想的“24 小时内完成 24 次星舰发射”的宏伟目标。

IT之家 8 月 28 日消息,长期以来,SpaceX 一直将星舰(Starship)宣传为一款可完全、快速重复使用的火箭。其设计初衷是向火星运送数千磅货物,助力人类实现“多行星生存”愿景。然而,规模化重复使用的核心在于航天器需具备容错能力 —— 即便出现故障,也不会直接导致任务彻底失败。

当地时间周二晚间进行的第十次试飞,充分体现了 SpaceX 对“容错性”的重视。该公司在试飞后的更新中表示,此次测试旨在“挑战星舰性能的极限”。而摸清这些极限,对 SpaceX 后续计划至关重要:未来星舰不仅要承担星链卫星(Starlink)发射、商业载荷运输任务,最终还将负责载人航天任务。

周二晚间,当这枚巨型星舰火箭升空时,SpaceX 的目标远不止达成新里程碑。团队在此次试飞中主动引入多项故障,重点测试三项关键技术:热防护系统(隔热罩,heat shield)性能、推进系统冗余能力,以及猛禽发动机(Raptor)的在轨重启技术。

热防护系统正是 SpaceX 当前面临的最大工程难题之一。正如埃隆・马斯克(Elon Musk)2024 年 5 月在 X 平台(原推特)上所言,“可重复使用的轨道返回隔热罩”是实现火箭 100% 重复使用的“最后一道关键难题”。

星舰上级舱(与火箭同名,也称作“星舰”)的腹部覆盖着数千块六边形陶瓷与金属隔热瓦,这些瓦片共同构成了热防护系统的核心。

第十次试飞的核心目标之一,就是验证星舰在穿越大气层、承受高温灼烧时,能承受多大程度的损伤并仍能安全存活。测试中,工程师主动移除了部分区域的隔热瓦,并对一种新型主动冷却隔热瓦进行了试验,以收集真实数据并改进设计。

2003 年“哥伦比亚号”航天飞机事故,早已为热防护系统的脆弱性敲响警钟。当时,一块绝缘泡沫在发射阶段撞击了哥伦比亚号左翼的隔热瓦,这一关键故障最终导致航天飞机重返大气层时解体,机上 7 名宇航员全部遇难。

22 年后的今天,SpaceX 正专注于极端场景下的性能验证。若此次试飞后的数据显示,星舰舱体温度始终控制在预期范围内,将为该公司实现“上级舱直立着陆、翻新后重复使用”的终极目标奠定重要基础。

推进系统的冗余能力也在此次测试中得到验证。超重型助推器(Super Heavy)的着陆点火程序,实际上是对“发动机失效”场景的模拟演练。在点火最后阶段,工程师主动关闭了三台中央猛禽发动机中的一台,并启用了备用发动机来替代。这是一次成功的发动机失效事件演练。

此外,SpaceX 还宣布完成了猛禽发动机的在轨重启,发射直播中提到,这是该公司第二次实现这一技术突破。对于深空探测任务、推进剂在轨转移任务,乃至部分载荷部署任务而言,发动机的可靠重启能力都至关重要。

美国国家航空航天局(NASA)的“阿尔忒弥斯计划”(Artemis),也高度依赖 SpaceX 的两项关键技术突破:一是能承受重返大气层高温的热防护系统,二是可在轨可靠重启的星舰 —— 唯有实现这两点,才能确保宇航员安全登陆月球表面。目前,NASA 已向 SpaceX 拨款超 40 亿美元(IT之家注:现汇率约合 286.22 亿元人民币),用于研发可登月的星舰版本;按计划,星舰的首次月球着陆任务将于 2027 年年中执行。

NASA 会根据任务类型调整风险容忍度:对于无人任务,会接受更高风险;而载人运输任务则要求极低风险。在让宇航员搭乘新型火箭前,NASA 会设定量化安全标准,且这些标准必须通过测试与飞行数据验证才能达标。尽管星舰体型更大,但安全标准并不会因此放宽 —— 不过,更大的体型也意味着潜在故障模式会更多。

综合来看,此次试飞的多项实验表明,SpaceX 的测试正围绕这些安全标准展开。下一步,该公司将对星舰进行重大升级,推出“Block 3”版本:包括推力更强的猛禽发动机、襟翼系统升级,以及航电系统、制导导航与控制系统的优化。

第十次试飞的下一个关键节点,是将飞行数据转化为硬件升级方案 —— 唯有如此,才能逐步实现星舰的“常规化运营”,最终迈向马斯克设想的目标:“24 小时内完成 24 次星舰发射”。

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