SpaceX的星舰(Starship)又要发射了。根据官宣,星舰的第十次试飞将在当地时间8月24日下午(北京时间25日清晨)进行。
作为人类有史以来建造的最高、推力最强的火箭,它的每一次升空都万众瞩目。然而,在第十次全尺寸试飞日益临近的此刻,许多人心里却在犯嘀咕:这次,能顺利吗?
毕竟,进入2025年以来,这枚巨无霸火箭的运气实在不怎么好。与2024年四次飞行、一次比一次成功的辉煌战绩相比,今年的星舰堪称经历了一个“多事之秋”。从一月到五月,连续三次试飞都未能善终,不是空中失控,就是提前解体。更糟糕的是,六月份,一艘准备用于下一次飞行的星舰,甚至没等到上发射台,就在地面测试时炸成了一团火球。
这不禁让人好奇,问题到底出在哪?是设计有缺陷,还是运气太差?最近,随着美国联邦航空管理局(FAA)批准了第十次飞行的许可,SpaceX也终于公布了前两次失败的调查报告,还原了这两次事故调查的来龙去脉。
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谜案一:五月空中失控的“元凶”
今年五月,第九次试飞的星舰表现一度堪称完美。它成功抵达了预定高度,发动机也完成了工作。但就在这时,意外发生了。地面控制中心发现,飞船开始漏气,姿态也逐渐失控,最终只能提前结束任务,在印度洋上空排空所有燃料。
调查人员顺着数据追查,最终锁定了一个小零件:主甲烷燃料箱顶部的一个“扩散器”(diffuser)。
你可以把它想象成花洒的喷头。火箭的燃料箱需要持续充入高压气体来保持内部压力,而扩散器的作用,就是把这些气流均匀地“洒”进燃料箱,而不是像高压水枪一样直冲一点。问题就出在这里,这个“花洒喷头”在飞行中发生了故障,导致高压气体泄漏,一部分冲进燃料箱,另一部分则漏到了上方的鼻锥罩里。
这引发了连锁反应:燃料箱压力下降,鼻锥罩压力异常升高。尽管飞船的控制系统努力补偿,但越来越严重的燃料泄漏最终压垮了飞船的姿态控制系统,导致它在太空中不受控制地翻滚起来。
为了解决这个问题,工程师重新设计了扩散器,确保它能更温和、更可靠地工作,并大幅降低其自身的结构压力。
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谜案二:六月地面爆炸的“内鬼”
五月的事故刚调查清楚,六月的地面测试又传来一声巨响。被指定执行下一次任务的星舰S36,在进行燃料加注测试时突然爆炸,船毁“台”伤。
这次的“内鬼”藏得更深。调查指向了飞船载荷舱内的一个高压氮气瓶,它的学名叫“复合材料缠绕压力容器”(Composite Overwrapped Pressure Vessel, 简称COPV)。
你可以把它理解成一个用碳纤维等复合材料紧紧包裹起来的超轻、超高强度的气瓶。它在航天器中很常见,用于储存控制姿态所需的高压气体。调查显示,很可能是其中一个COPV自身存在损伤或在操作中受损,最终在巨大的压力下突然破裂,瞬间释放的能量引爆了整艘飞船。
针对这个“内鬼”,SpaceX的对策也十分直接:未来的飞行将调低COPV的工作压力,增加更严格的损伤检查和压力测试,并对相关硬件进行改进。
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屡败屡战,第十次飞行有何不同?
两次事故,两个清晰的原因,两套针对性的解决方案。现在,轮到星舰S37带着这些改进,踏上第十次征程了。
这次任务的目标并非简单地重复过去。
首先,对于火箭一级那截更大的“超重”助推器(Super Heavy),SpaceX这次不打算在发射场进行回收了。取而代之的,是让它在墨西哥湾来一次受控的海面溅落。这并非倒退,而是为了给工程师更大的空间,去测试一些新的、更大胆的着陆发动机组合,看看在某些主发动机失灵的情况下,助推器能否依然平稳降落。
而对于作为火箭二级的星舰本体,最重要的任务有两个。第一是测试有效载荷的部署能力,它将尝试释放模拟下一代星链卫星的载荷。第二,也是重中之重,是收集隔热瓦在重返大气层时的数据。
星舰要想实现完全重复使用,就必须能扛住返回地球时上千度的高温灼烧,这全靠它腹部那些黑色的小瓦片。之前的飞行中,这些瓦片出现过脱落和局部过热的问题。因此,这次飞船上安装了多种不同设计和材料的瓦片,工程师急切地想知道哪种方案表现最好。这些数据将直接决定未来真正进入轨道飞行的“第三代”星舰该如何设计。
这一切的背后,是巨大的现实压力。美国宇航局(NASA)已经选定星舰作为其“阿尔忒弥斯”计划的载人登月着陆器,指望着它把宇航员送上月球。马斯克的火星梦和下一代星链卫星网络,更是完全押宝在这款飞船上。
从这个角度看,我们即将见证的,其实是“第二代”星舰的最后两次“摸底考试”。SpaceX正利用它们,以最快的速度、甚至不惜用爆炸的方式,去试探设计的极限,收集宝贵的经验教训。每一次失败,都是一次昂贵却不可或缺的数据采集。
当星舰第十次矗立在发射架上时,它承载的不仅仅是燃料,更是从一次次失败中汲取的智慧。而我们作为观众,看到的也将不只是一场烟火秀,而是一场关于试错、迭代与前进的真实工程进程。
所以,星舰的第十飞,是祝它炸好呢,还是不炸好呢……[思考]
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图为星舰第九飞画面,视频为星舰第十飞预告,来源:SpaceX
信源:Stephen Clark 发在 ArsTechnica 上的相关报道
