SpaceX星舰发射再失败,在第一次爬入太空时带来了雷声
星际飞船达到了15,000英里/小时的速度,然后在墨西哥湾上空自毁。

放大 / SpaceX 的星际飞船火箭于美国中部标准时间周六上午 7:03(UTC 时间 13:03)从德克萨斯州南部起飞。
德克萨斯州博卡奇卡海滩 - SpaceX的星际飞船巨型火箭周六首次进入太空,直线飞行超过八分钟,然后在墨西哥湾爆炸近100英里,从该公司的南德克萨斯州发射基地向下延伸。
通过这次试飞,SpaceX在有史以来最大的火箭Starship上迈出了重要的一步。SpaceX的创始人兼首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)表示,这是完全可重复使用的运载火箭,这对他在火星上建立定居点的愿景至关重要。在短期内,一旦星际飞船得到飞行验证,SpaceX计划使用火箭发射大量Starlink互联网卫星的有效载荷。美国宇航局与SpaceX签订了两份价值超过40亿美元的合同,使用星际飞船的变体将宇航员送上月球。私人太空旅行者也报名乘坐星际飞船。
但这些雄心壮志取决于将星际飞船送入轨道,而这还没有发生。周六试射的飞行剖面,被命名为轨道飞行测试-2(OFT-2),应该让无人驾驶的星际飞船沿着轨道飞行,在夏威夷附近的太平洋进行有针对性的再入和飞溅。最终,火箭没有达到这个目标,但周六的结果是有希望的。
“我们得到了热分离(hot staging),这是我们真正想看到和测试的东西,”SpaceX高级工程师约翰·因斯普鲁克(John Insprucker)说,他提供了评论,而不是他公司对试飞的官方直播。“我们看到了分离,我们看到了翻转动作,我们看到了星际飞船上六个猛禽发动机的点亮。
马斯克在他的社交媒体网站X上的一篇文章中称这个巨型发射器是“宏伟的机器”。
“祝贺在今天的飞行测试中取得进展的团队,”美国宇航局局长比尔·尼尔森(Bill Nelson)在X上写道,“太空飞行是一次大胆的冒险,需要积极进取的精神和大胆的创新。今天的考试是一个学习的机会,然后再次飞行。
火箭分为两段。一个名为Super Heavy的助推器级,配备33台猛禽发动机,旨在为飞行器提供动力,穿过地球大气层,然后一个带有六个发动机的上级(简称为Starship)接管以加速到轨道速度。在执行任务时,星际飞船上级可以用作推进剂加油机、仓库、有效载荷部署器或机组人员和客舱。
今年4月,星际飞船的首次全面试射揭示了SpaceX设计中的几个缺陷,包括燃料泄漏、发动机故障和发射台的广泛损坏。对于任何新火箭的首次试飞来说,这并不奇怪,但SpaceX更喜欢以这种方式学习 - 通过快速飞行演示和迭代 - 旨在帮助工程师在开发中更早地发现问题,而不是遵循传统航空航天工业使用的开发方法。这通常会导致从概念到运营的更快路径。
自星际飞船首次试飞以来的七个月里,SpaceX重新设计和重建了部分发射台,引入了一种新的级分离方法,将火箭的超重型助推器与上级分开,并对星际飞船的甲烷燃料猛禽发动机进行了可靠性改进。
助推器和飞船都有机会在周六大放异彩。这枚火箭从SpaceX位于德克萨斯州墨西哥湾沿岸的私人发射场起飞,就在美墨边境以北,在倒计时中短暂停留后。这枚397英尺高(121米)的不锈钢运载火箭点燃了33台发动机,并于北京时间上午7:03(UTC时间13:03)从发射台上爬下。
燃烧的蓝色
SpaceX此前从未在超重型助推器级上成功同时点燃所有33台猛禽发动机。在4月份的首次星际飞船试射中,至少有五台发动机发生故障,在8月份的压抑试射中,这台超重型助推器的多台发动机失火。
SpaceX的工程师们当然很高兴看到所有33台发动机同时点火。从来没有火箭同时发射过这么多发动机。33 只猛禽队上演了一场表演,每秒消耗超过 40,000 磅的推进剂,并产生近 1700 万磅的推力。一条1000英尺长的火热蓝橙色废气在星际飞船后面拖曳,因为它在日出后飞入晴朗的天空。
片刻之后,一声低沉的隆隆声传到了旁观者,包括这位Ars记者,他们栖息在距离发射台不到4英里的地方。片刻之后,隆隆声变成了噼里啪啦的雷声。毫不奇怪,世界上最大的火箭也是最响亮的。

放大 / 33 台发动机点火,为超重型助推器和星际飞船火箭提供动力。
在飞行的第一分钟,星际飞船就超过了音速,并开始从SpaceX的德克萨斯州发射设施(称为Starbase)向东飞行。所有 33 台发动机继续点火,直到在飞行两分半多钟后下令关闭除三架猛禽之外的所有猛禽。
SpaceX已经投资了升级和广泛的地面测试,以提高猛禽发动机的可靠性。第二代版本的猛禽发动机在周六的发射中飞行,取代了不太可靠的第一代猛禽,称为猛禽1。SpaceX正在开发一种猛禽3发动机变体,用于未来的星际飞船任务。
在没有任何发动机故障的情况下完成全持续时间的超重燃烧是星际飞船计划向前迈出的重要一步。发动机可靠性是美国宇航局月球着陆器项目经理丽莎·沃森-摩根(Lisa Watson-Morgan)本周早些时候在接受Ars采访时确定的首要问题之一。她负责管理美国宇航局与SpaceX的合同,将星际飞船变成该机构阿尔忒弥斯计划的载人月球着陆器。
猛禽引擎是一头野兽。每个都可以产生五十万磅的推力,与美国宇航局退役航天飞机或太空发射系统火箭的主发动机之一大致相同。Raptor 使用全流量分级内燃机循环,其复杂性更高,但具有更高的效率和更低的工作温度等优点。这意味着从理论上讲,像猛禽这样的发动机比任何其他大型火箭发动机都更容易重复使用。
新的转向系统似乎也按照超重型助推器的设计运行。自 4 月试飞以来,SpaceX 已将液压推力矢量控制机构替换为由电动执行器驱动的发动机万向节。
分阶段成就已解锁
然后是每个人都在等待的时刻:热分离( hot staging )。
在周六的试飞之前,这种动作是没有尝试过的。大多数火箭在没有任何发动机点火的情况下将助推器与上级断开。第一级关闭其助推器发动机几秒钟,各级相互释放,然后上级点燃以继续加速进入轨道。
SpaceX为第二次星际飞船试飞确定了一种新的分期顺序,称为热分离。俄罗斯的一些火箭使用热分离,但在星际飞船之前,目前没有美国火箭使用它。超重型助推器关闭了除三个发动机外的所有发动机,然后星际飞船上级同时发射了六个猛禽,同时助推器级分离,开始下降到墨西哥湾。
据SpaceX称,向星际飞船上的热分离过渡将增加火箭的有效载荷能力。
为了实现这一目标,SpaceX在超重型助推器和星际飞船上级之间增加了一个6英尺高的通风结构。这使得上级发动机的超热废气能够从级之间的密闭隔间中逸出,从而降低损坏助推器的风险,SpaceX希望最终多次重复使用助推器。

放大 / 远程跟踪摄像机捕捉到了星际飞船热分离的壮丽景色,上级发动机在助推器分离的同时点火。 SpaceX公司
热舞台似乎取得了成功。Insprucker说,热分离结果“正是我们想要的”。
值得注意的是,周六从地面上可以看到热的分离机动。突然,火箭周围闪过一个橙色的气泡,此时火箭在天空中几乎不是一个像星星一样的斑点。SpaceX后来发布了由远程跟踪器拍摄的令人眼花缭乱的分离放大镜头。
超重型助推器本身与整个猎鹰9号火箭一样高,它使用其三个仍在燃烧的猛禽发动机首先转身并飞尾,然后点燃其他发动机开始向德克萨斯州海岸线助推。
助推器本应下降到墨西哥湾进行受控的低速飞溅,但超级重型火箭在级分离后不久就在高层大气中解体。最终,SpaceX希望将超重型助推器降落在发射台上,以便快速检查并为另一次飞行加油。
4月份的试飞在SpaceX可以尝试星际飞船上级之前结束。周六,SpaceX的工程师们第一次有机会观看他们的新飞船在太空中飞行。
上级点燃了六个猛禽发动机,继续从星际基地向东飞行,最终加速到近15,000英里/小时(约每小时24,100公里)的速度。根据SpaceX现场发射广播的实时数据显示,星际飞船在100公里高的国际公认太空边界冯·卡门线上方翱翔,并继续攀升,最终在92英里(149公里)的高度达到顶峰。
在六个星际飞船发动机应该切断之前不到30秒,SpaceX失去了火箭的遥测数据。在该公司的实时视频中,从星际基地发射场的角度来看,这艘船似乎在即将从地平线以下经过时爆炸了。
几分钟后,Insprucker报告说,星际飞船的自动飞行终止系统显然是在上级发动机在墨西哥湾上空燃烧的后期触发的。波多黎各的气象雷达探测到可能是星际飞船的碎片落入大西洋上空的大气层。
如果发动机完成燃烧,星际飞船将获得足够的速度,绕地球运行近一个完整的轨道,然后落回太平洋上空的行星进行有针对性的飞溅。
发射台看起来很干净
SpaceX在星际飞船发射台的升级也在周六进行了测试。火箭在4月份的首次试飞中发射时一团糟,当时猛禽发动机的爆炸在火箭发射前所在的基座下方的混凝土上炸了一个洞。大块的混凝土散落在发射台周围数百英亩的土地上,使坦克凹陷,并在周围的泥滩上雕刻出陨石坑。尘土和沙云落在几英里外的社区。

放大 / SpaceX在4月试飞后用新的水雨系统升级了星际飞船发射台。 斯蒂芬·克拉克(Stephen Clark)/Ars Technica
这是SpaceX不想在第二次试飞中重复的事情,因此工程师在发射台上安装了一个水淋系统,以保护它免受类似的损坏。在倒计时的最后几秒钟,雨淋系统通过内置在安装在垫子圆形发射支架下方的钢板中的通道释放了超过 100,000 加仑的淡水。喷泉般的水流应该吸收来自超重型发动机的热量和声能。
根据所有早期的说法,洪水系统发挥了应有的作用。周六升空后,发射台周围没有大块的碎片。这将减少SpaceX在将助推器和上级移至下一次星际飞船试飞的垫子之前必须做的清理工作,从而为未来几个月内再次发射星际飞船保留了机会。
有几件事没有完成
不过,最终,SpaceX并没有在周六实现其所有目标。
助推器在从星际飞船上级分离后不久就爆炸了,目前尚不清楚它是否自行发生故障,或者它是否可能因被上级发动机的过热废气炸毁而损坏,这是马斯克在测试发射前发现的热舞台机动的潜在风险。
星际飞船上级在发动机燃烧的最后几秒被摧毁,也消除了测试飞船隔热罩的机会。如果任务顺利进行,这次飞行将在升空后大约一个半小时结束,星际飞船在太平洋上飞溅。
该航天器覆盖着数千块瓷砖,以保护其不锈钢结构免受再入热量的影响。在爬入太空的过程中,一些瓷砖似乎从船上掉了下来,但SpaceX没有立即证实这方面的视频迹象。SpaceX需要在未来的试飞中安全地回收星际飞船的上级,以实现该公司开发完全可重复使用的火箭的目标,但这将不得不在周六的任务结果之后等待更长的时间。

放大 / 超重型助推器爆炸后,一团推进剂和碎片在德克萨斯州南部的天空中徘徊。 斯蒂芬·克拉克(Stephen Clark)/Ars Technica
与美国公司的所有商业发射一样,美国联邦航空管理局将监督对周六星际飞船测试出了什么问题的调查。SpaceX将美国联邦航空局商业航天办公室的迟缓归咎于第二枚星际飞船火箭的发射延迟。
由于火箭的两个元件在周六的测试中都丢失了,美国联邦航空局宣布发生了事故。“异常导致车辆损失。没有人员伤亡或公共财产损失的报告,“美国联邦航空局说。
美国联邦航空局负责确保商业航天发射不会危及公众,评估其环境影响,并确保它们符合美国的国家安全和外交政策优先事项。
正如在4月份的试飞之后所做的那样,SpaceX将创建一个纠正措施清单,以解决周六发射时观察到的问题。美国联邦航空局将批准该清单,并确保SpaceX在为第三次星际飞船试飞颁发新的商业发射许可证之前完成所有与公共安全相关的行动。