低速着陆海面 箭体成功受控返回大气层 再造奇迹!马斯克SpaceX第四次试飞

出品|搜狐科技

作者|郑松毅

北京时间6月6日晚20时50分,马斯克旗下美国太空探索技术公司SpaceX在得到美国联邦航空管理局(FAA)授予的发射许可后,在得克萨斯州南部的星际基地(Starbase)进行第四次“星舰”试飞。

SpaceX介绍,此次SpaceX试飞的重点不再是进入轨道,而是展示返回和重复使用星舰及超重型火箭的能力。

星舰飞船在发射1分19秒后,成功突破Max-Q(最大动压);2分45秒时火箭一级和二级成功完成“热分离”;7分15秒,一级箭体着陆点火顺利完成,意味着SpaceX在火箭回收技术方面取得了重要进展,这是上次没有成功完成的任务。

在上次试飞中,星舰在再入大气层时与地面控制中心失去了联系,最终遗憾结束。这一次,星舰二级箭体在飞行1小时后成功完成受控再入大气层的任务,并实现再次着陆点火,以非常低的速度着陆在海面,完成本次试飞既定目标。

星舰系统被认为是有史以来最强大的运载火箭,整体高121米,完全可重复使用时运载能力最高可达150公吨。它由载客飞船与超重型火箭助推器组成,两者皆可重复使用。星舰火箭系统第一级助推器被称为超重型推进器,第二级被称为星舰飞船。

在去年4月的星舰首次试飞时,星舰在升空过程中出现失控,随后在半空中发生爆炸。在去年11月的第二次试飞中,星舰在一二级分离前运行状态是完全没有问题的,问题出现在一二级分离后,发动机二次点火发生问题,导致星舰未驶入既定轨道且信号丢失,被迫启动自毁系统。

3月14日,星舰进行了第三次试飞,成功完成一二级分离、推进剂转移、以及成功飞入大气层等任务。遗憾的是,星舰二子级被检测到飞行非正常轨迹,信号丢失,可能触发了自爆系统,最终提前结束试飞。星舰一子级最后因飞行速度不够,提前坠入海中,未抵达目标印度洋。

全国空间探测技术首席科学传播专家、卫星应用产业协会首席专家庞之浩曾向搜狐科技介绍,“星舰如能成功发射,不仅有助于实现‘火星远征’计划,将人员和设备运载至太空,凭借其强大的运载能力和多用化设计,还可以运载更重、更多的星链卫星到太空,甚至一次可以部署一个小的星座,进一步推进马斯克的星链计划。此外,星舰还可以用于地球与太空之间点对点的运输和建造,包括建设巨型太空站、太空旅馆等。”

马斯克曾在2017年9月29日的国际宇航大会上发布了他的计划,即用 SpaceX 的巨型运载火箭和星舰系统进行太空旅游,让普通公众有机会绕月旅行,这个计划被称为 "DearMoon"。马斯克表示,这将是 "人类历史上的一次里程碑",并计划邀请一些艺术家和文化人士加入这次旅行。

5月24日,马斯克在巴黎 VivaTech 展会上大胆预测,“可能在10年内,或许7到8年内,将有第一批人类登上火星,人类将在五年内重返月球。我们需要成为一个可持续的多星球文明,以防止人类文明因某一次灾难而被破坏。”

马斯克的目标是让星舰成为一种能够大规模生产的交通工具,称计划每年生产约100艘星舰。他表示,如果一艘星舰每两年就能飞往火星一次,那么在未来的几十年里,数百艘星舰可以将数百万人送上火星。

天仪研究院创始人兼CEO杨峰向搜狐科技介绍,目前星舰单次试飞成本约在9000万美元上下,按SpaceX规划,星舰经过高频率重复使用后,单次发射成本有望低于1000万美元,甚至仅需约200万美元。

“未来对应其200吨的低轨道运载能力,那么每公斤有效载荷发射入轨成本不到10美元,这将彻底改变航天产业。”杨峰说。


SpaceX星舰试飞,炸成 一火球,为何马斯克却说成功了?

这次试飞已经收集到了所有他们需要的数据,所以此次对于马斯克来说,是成功的。他们离火星又近了一步。此外,马斯克先前已经表示,此次试飞若要完全成功,有很多事情需要正确进行,“成功几率可能只有1/3。”SpaceX事前也在官网发布声明,强调“此次测试成功与否并不是以完成所有目标来衡量”,“而是我们能够学到多少。”

火星是人类最感兴趣的行星之一,这个红色星球很早就引人遐想,它一直以来都被认为是最可能存在地外生命的。美国宇航局近20多年来倾注了大量心血,越来越多的国家也加入进来,火星神秘的面纱渐渐被揭开……

让我们来回顾一下以往火星探索之路。

一、火星侦察轨道器

2005年,美国宇航局发射了新一代火星勘测卫星,它搭载了包括高清摄像机、频谱仪、地表浅层探测雷达等诸多超级设备奔赴火星。在自身工程技术指标方面它也是标杆,该卫星目前依然运转良好。主要科学发现包括:火星水冰研究的多项发现、氯化物沉积等。凭借先进的通讯设备,它将海量数据传输至地球,让我们一同目睹来自它的高清照片。

二、火星凤凰号登陆器

2008年5月25日,凤凰号登陆器顺利着陆在火星北半球高纬度地区的“绿谷”,它的意义在于成功的研究了火星水的地质学变迁,进而掌握了一定的火星历史气候变迁情况;并且,直接证实了浅层水冰的存在。

三、火星洞察者号登陆器

火星洞察者:它是一个静态登陆器,将持续对火星地质活动进行研究,包括地震、地壳演化等。因为建造延期错过了2016年发射窗口,该项目在2018年5月5日从加利福尼亚州中部发射。2018年11月27日凌晨,成功登陆火星。

北京时间03:53:20,世界第八个火星着陆器“洞察号”安然度过降落过程中的“恐怖7分钟”,并成功降落到火星表面。探测器以极快的速度传回了第一张拍摄的图像,展示的是远处的火星地平线,拍摄时半透明的防尘盖尚未去除,因此可以看到沾满尘埃的镜头画面。

刚刚,SpaceX“炸了”一枚猎鹰9火箭!马斯克考验宇航员逃生系统

随着飞船脱离,猎鹰 9 号火箭在空中爆炸解体,载人飞船的飞行终止测试顺利完成,SpaceX 已经扫除了所有关键障碍,无限接近成为史上首个私营载人航天发射商。 北京时间 1 月 19 日晚 11 点 30 分,SpaceX 的载人航天计划迎来了发射前的最重要一次测试——载人龙飞船的飞行终止测试,确保在正式载人任务时,飞船能在火箭出现意外时紧急脱离,保证人类宇航员安全着陆。 一枚四手猎鹰 9 号火箭搭载着载人龙飞船在肯尼迪航天中心发射场点火升空,经过约 1 分 26 秒飞行后,火箭发动机停车,龙飞船按计划在超音速的条件下启动逃逸系统。 龙飞船上 8 台发动机在近 20 公里左右的高度同时启动,在短短 2 秒内迅速脱离猎鹰 9 号火箭。 而同样在超音速情况下飞行的猎鹰 9 号则在飞船脱离的瞬间失去姿态,在数秒内解体爆炸,上百吨燃料在空中炸成一团火焰,为龙飞船的终止测试上演了一幕最极端、也是最为真实的“意外情况”。 在随谈山蚂后载人飞船着陆过程中,一个小型降落伞先打开,稳定住不断旋转的飞船。 随后 4 个主降落伞展开让飞船缓慢落在海上,最终,此次意义重大且视觉感受满分的飞行终止测试仅过了不到 10 分钟便宣告成功。 值得一提的是,在今天的测试中,飞船上还带有一个装有传感器的测试假人,目的是在测试过程中收集所有必要数据,以确保未来人类宇航员的绝对安全。 经过数年开发,以及过去两年时间里的密集测试,此次飞行终止测试已经是载人龙飞船正式走马上任前的最后一个关键测试。 随着今天测试圆满成功,SpaceX 龙飞船将有望在今年上半年将两名NASA宇航员送上国际空间站,届时 SpaceX 将成为首个进行载人发射的私营航天企业,正式开启私营载人航天大时代。 在马斯克充满野心的廉价航天版图中,载人飞船的可重复使用是十分重要的一环。 如今,火箭的重复使用已经常态化,下一步就是迈向载人飞船的可重复使用。 业界标杆 SpaceX,总是不走寻常路。 载人龙飞船的逃生系统设计,再次跳脱传统,抛弃了主流的逃逸塔,而是让飞船本身兼具有自主逃生功能。 这样设计有什么道理呢?这背后,寄托着马斯克的一个重要梦想。 载人飞船的发射逃逸系统是载人航天任务中必备的应急系统。 在运载火箭或曾经的航天飞机点火升空过程中,若发生不可逆转的故障,从而威胁到宇航员生命安全时,逃逸系统会帮助宇航员迅速脱离火箭并返回地面。 在过去进行的载人发射任务中,美国、中国和俄罗斯的火箭均配备了逃逸塔。 在每次载人发射任务中,这个尖尖的逃逸塔就像一个小型火箭一样接在火箭的最顶端。 在发射阶段出现意外时,逃逸塔上部的发动机能迅速启动,将坐在里面的航天员从运载火箭上拉走,脱离事故火箭并最终通过伞降的方式回到地面。 但由于飞船上升到一定的高度后,同样可以利用飞船自身的变轨发动机将飞船推离危险区。 因此,逃逸塔通常在发射约 2 分钟左右会被抛离,以减轻重量。 在人类航天史上,逃逸系统被使用的次数屈指可数。 2018 年 10 月 11 日俄罗斯的联盟号载人飞船执行常规的载人发射任务,计划将两名分别来自美国和俄罗斯的宇航员送上国际空间站。 但火箭一二级在分离过程中发生撞击造成发动机故障。 指挥中心随即宣布任务失败并指挥宇航员逃生。 由于逃逸塔含埋已经在发射 2 分钟时被抛弃,逃生系统被激活后,首先是激活飞船的推进系统,实现与火箭分离,紧接着载有两名宇航员的返回舱与推进舱分离,返回舱通过唯则伞降系统和着陆反推系统最终实现安全着陆。 再往前看则是在 1983 年 9 月,苏联进行一次载人发射任务时,火箭在发射前意外起火,逃逸系统紧急启动,逃逸塔迅速点火将飞船拉走,成功救下宇航员。 这也是迄今为止,人类航天史上唯一一次成功使用逃逸塔。 由此可见,昂贵的逃逸塔使用频率极低,但载人航天任务在安全至上的诉求下,这又成为一个标配,不得不在每次发射中都丢掉一个逃逸塔。 与此同时,过去使用的载人飞船,包括上面的返回舱、轨道舱都是一次性的。 而已经实现火箭重复使用的 SpaceX,又打起了载人飞船的主意,如果实现其可重复使用,这将大幅降低载人发射的成本。 这在航天史上亦是一个颠覆性的设计。 要实现重复使用,SpaceX 的载人龙飞船第一步就是舍弃逃逸塔,在飞船四周配备了 8 台 SuperDraco 发动机,实现了“自带逃逸系统”,在逃逸甚至是返回落地时可以随时启动。 其中每台 SuperDraco 发动机都可产生 1 万 5 千磅的推力。 8 台 SuperDraco 同时点火产生的推力可在 1.2 秒内将飞船从 0 加速至 100 英里/小时,最高速度可达到 345 英里/小时。 与此同时,载人龙飞船配备了可更换隔热罩。 其他飞船在返程进入大气层时,必须借助隔热罩摩擦减速和烧蚀降温,导致飞船无法重新使用;而载人龙飞船则重新设计了飞船隔热罩,实现了模块化更换,为飞船重复使用打下基础。 此外,为了降低成本,载人龙飞船还通过材料技术上的突破,让飞船自己在大气中飞行时具备足够的保护能力,摆脱了对整流罩的依赖。 但这种追求低成本的大胆设计同样会带来可靠性问题。 原因是逃逸发动机和推进剂贮箱就安装在宇航员的加压舱周围,由于逃逸发动机贴近宇航员座位,发动机或是推进剂稍微出现异常便会直接威胁到宇航员的安全。 趋于保守的 NASA 对此方案并未完全信任,要求 SpaceX 以及同样采用了类似方案的波音进行更加严格的测试。 2019 年 4 月,SpaceX 在美国肯尼迪航天中心对刚回收不久的载人龙飞船进行静态点火测试时出现意外,在飞船发射系统内,氧化剂泄漏进入到航天器的推进系统中,造成止回阀失效并在高压下引发爆炸,直接摧毁了整个飞船。 SpaceX 通过数个月时间的调查和改进,最终将那次意外暴露出来的设计问题解决。 从进度上说,此次飞行中止测试是 SpaceX 进行正式载人发射任务前的最后一个关键测试环节,从 2013 年载人飞船项目启动至今,SpaceX 距离最后的载人发射终于只有一步之遥。 值得一提的是,今天执行发射任务的猎鹰 9 号火箭是第 4 次执行发射任务。 早在 2018 年 5 月,它就在正式发射任务中登场,在今天发射进行前,这枚火箭已经 3 次发射并全部实现回收。 为了更好模拟真实载人发射时的情况,在此次不会进入太空的发射任务中,SpaceX 仍将这枚火箭灌满了燃料,甚至在完全不会使用的二级火箭上也将燃料加满。 不过在关键的发动机上,由于二级火箭在此次任务中不需要点火,SpaceX 将二级火箭上的梅林发动机全部拆下,换上了同样重的替代品,这同样是为了模拟实际任务中火箭的真实重量。 对猎鹰 9 号火箭来说,9 台发动机一秒钟就能消耗 540 加仑燃料,为了能够“喂饱”这些发动机,猎鹰 9 火箭携带的燃料质量达到数百吨,足以通过两级火箭将超过 20 吨的荷载送上数百公里的近地轨道。 而此次发射任务仅进行了不到 2 分钟,火箭内部剩余了大量燃料,就是一颗巨型炸弹。 SpaceX 在测试前也预测,当载人飞船离开火箭后,火箭的正常飞行状态会被打破,而失去姿态导致火箭在空中爆炸则是可能性最大的结果。 也正因此,SpaceX 关闭了往常会开放给爱好者观看发射的看台,但这依然抵挡不住人们的热情。 大批火箭爱好者被这一消息吸引,前来观看发射,除了期待能看到飞船进行逃逸测试,他们也想看看这个上百吨重的大油罐最终会炸出什么样的景象?此外,SpaceX 也为了此次火箭爆炸做好了充分的善后工作准备,SpaceX 表示,不管这枚运载火箭是在何种状态下爆炸,SpaceX 都会有专门的团队将爆炸留下残骸从海上清理干净。 这一“计划中”的火箭爆炸,也将成为 SpaceX 发展史上值得铭记的一次爆炸。 众所周知,猎鹰 9 号是目前全球唯一一型成功进行回收并实现重复使用的火箭。 作为如今市面上最当红的火箭型号,猎鹰 9 号火箭凭借着非常廉价的发射费用和超高的可靠性成为了一款明星火箭。 但 SpaceX 走到这一步并不简单。 从 SpaceX 成立至今,在各种测试和发射任务的失败都从未间断,而失败则常常与爆炸相伴。 例如 2014 年,SpaceX 为了研究可回收火箭技术的早期火箭

SpaceX星舰原型机在试飞测试中成功着陆,意味着什么?

近日,一则“SpaceX星舰原型机在试飞测试中成功着陆”的消息,引发了广大网友们的热议,在网上闹的沸沸扬扬。相信前段时间,大家应该能够频繁的看到一些火箭冲到空中然后爆炸,或者是火箭落地之后爆炸的视频吧?那个就是马斯克的SpaceX公司造的星舰,前面的测试中呢,我们看到几乎都是各种各样的爆炸,要么天上炸, 要么着陆炸,就是不能够着陆稳定。而这一次呢,我们可以看到SN15号星舰呢,是终于在升空之后下来成果的回收了星舰,没有爆炸,只是刚下来的时候起火了,但是很快的就被控制住了,那在接下来的一两个月内,他们还会继续的发射SN16,SN17,也许后面就连火都不会有了也未可知。那么这一次的成果着陆意味着什么呢?

一.意味着SpaceX公司的巨大进步

之前的每一次实验都是以爆炸收场,这一次是唯一的一次在下来之后能够没有爆炸的,是SpaceX公司星舰巨大进步的表现。

二.意味着人类科技的进步

而他们代表着世界的最高星舰水平,那么也就是意味着人类的科技又在进了一步。

三.意味着人类离火星在近一步

马斯克说过是希望能够让人类移民火星,而这一次能够成功的让星舰落在地上不爆炸,那么后面应该就会越来越稳定,那么足够稳定之后就可以开展下一步,可以持续的回收星舰就能够大大的节约上太空的成本了,这就会大大的加速人类探索宇宙的速度。

以上就是我对于这个问题所发表的看法,纯属个人观点,仅供参考,大家有什么不同的看法都可以在评论区留言,大家一起讨论一下。

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