一文读懂星舰“十飞”：没有筷子夹火箭飞船完成“关键一跃”

　　星舰“十飞”的重要看点之一，即执行此前因发射失利未能完成的“星链卫星模拟器”部署任务

　　从实际的结果来看，助推器成功完成了在着陆燃烧阶段的测试任务，并溅落美国湾（墨西哥湾）。

　　二级飞船的卫星模拟器部署、猛禽发动机太空点火、再入大气层及溅落印度洋等任务均顺利完成。

　　“十飞”是星舰年内第四次飞行测试，前三次均以失败告终，且任务都比较接近，这是“快速迭代验证”的典型特征。

　　现在，星舰的迭代节奏，远远追不上马斯克希望带领人类走向星辰大海的时间预期。

　　释放“星链卫星模拟器”（模拟卫星与下一代星链卫星尺寸相当），模拟卫星将在亚轨道飞行，再入大气层时烧毁。

　　飞船本身则需要收集隔热、捕获等相关部件改进后的可靠性数据，为后续飞行顺利返回发射场做准备。完成数据收集后溅落印度洋。

　　B16助推器主要是进行飞行极限测试，包括在美国湾（墨西哥湾）近海着陆点上收集未来飞行剖面及非标准工况下的真实性能数据。

　　· 计划“猛禽”发动机二次点火（“七飞”就有的任务，测试发动机在极端环境，如极低温、无氧下的可靠性，否则点不着火，未来登陆火星、月球就回不来了）

　　· 移除大量隔热瓦，测试易受损区域的耐受度、同时测试多款金属防热瓦性能（陶瓷隔热瓦易碎、检修成本高，未来可能也会减少甚至被完全替代）

　　（这次也没有安排“筷子夹火箭”，起飞-一二级分离-助推器回收比较成熟了）

　　· 着陆燃烧过程中主动关闭1台中心发动机，测试中间环备用发动机补位能力，末期仅用2台中心发动机实现海面悬停，之后关机坠海

　　（验证发动机系统的冗余设计有效性，以及非标准化工作模式下的可靠性，否则突然1台发动机关机就掉下来了，而这也是可重复回收的关键）

　　最近一次是星舰“八飞”，B15助推器成功被捕获，但这台助推器未在“十飞”任务中复用。

　　此次星舰“十飞”，SpaceX采用的是一台全新的B16助推器(33台发动机均为全新)。

　　B16于今年2月进行低温测试，并于6月份在得州星舰基地完成全时段静态点火测试（固定在发射台上点火，全功率运行8-12秒），模拟真实发射的起飞阶段状态。

　　根据官方资料，B16助推器搭载了33台第二代猛禽发动机，单台起飞推力可达到230吨，33台引擎总推力超过7500吨。

　　相比超重型助推器“筷子夹火箭”的成功和光鲜，飞船的发射任务进行的就没那么顺利——

　　“七飞”提出的星链卫星部署、猛禽发动机太空二次点火都因为飞船失控、解体等未能成功实施。

　　“十飞”原计划采用S36+B16组合体，但S36飞船在6月18日装填燃料发生故障损毁。

　　S36飞船测试失败后，SpaceX将星舰“十飞”的组合体调整为S37+B16，其中S37飞船于8月23日完成了“模拟星链卫星”的装载，并与B16助推器完成堆叠。

　　就是这类问题频繁出现，拖了星舰的迭代节奏，以至于马斯克曾经表态过“未来三次发射，每三至四周一次”暂时还不能兑现。

　　关于飞船频繁爆炸，也有业内人士认为SpaceX没解决二级，也就是飞船部分“分离-入轨”的问题——

　　两级火箭分离后就进入高超音速飞行阶段，这时候还在大气层里，火箭会有很大的气动压力，进而带来振动，有几率会使燃料管破裂、螺丝断裂等等。

　　但是星舰二级太大了，没有振动台可以承载，所以只能一发一发的碰运气，现在碰到第10发了，事实上没有运气可以碰，所以看他要不要调头回去造振动台。

　　最后再说说星舰的规模，整个星舰组合体高123米，直径9米，就像一个不锈钢“巨兽”，其有效载荷能力100-150吨，其中助推器高71米，推进剂容量3400吨。

　　按照官方预估的目标，星舰飞船可搭载100人进行长时间星际飞行，也包括卫星发射、月球基地建设以及地球上的点对点飞行运输。

　　“九飞”采用了B14.2S35组合，但未能完成火箭溅落的任务，飞船也爆炸解体。

　　助推器的飞行故障大多分布在在着陆燃烧后的下降阶段，该阶段采用了比以往飞行任务大得多的攻角，最大攻角约17度，这一飞行实验旨在收集数据以探究助推器性能的极限。

　　翻译过来就是，通过气动减速减少发动机燃料消耗，同时收集数据优化未来设计。

　　不过，助推器抵达计划溅落区域时，为执行着陆燃烧，按计划需重启13台发动机，实际成功重启12台，随后观测到助推器尾部附近发生剧烈能量释放事件。

　　SpaceX在推测原因可能是大攻角飞行使得助推器承受的压力超预期，导致燃料结构失效，甲烷与液氧混合进而引发S14.2助推器着火爆炸。

　　对于这一问题，SpaceX的解法也比较直接，既然大攻角不行，就降低一点，从而最大限度降低结构失效的可能性。

　　前面我们也提到，助推器因为有多次“筷子夹火箭”而显得比较光辉和顺利，但飞船部分问题就比较多。

　　“八飞”时SpaceX提交给FFC的文件，当时就说如果任务顺利，“九飞”就测试回收飞船，但是大家也能够正常的看到，“十飞”才开始测试功能性 “捕捉连接件”的热/结构性能。

　　关于“九飞”S35飞船，未能部署模拟星舰卫星，官方解释是在二级发动机关机后，鼻锥部位的高压+计划中的鼻锥排气操作，共同导致了严重的姿态偏差，使得飞船自动跳过了有效载荷部署任务。

　　SpaceX还强调，鼻锥高压导致载荷舱舱门故障，即便飞船未跳过部署任务，也无法完成。

　　另外，飞船后续修正了姿态偏差，鼻锥排气功能重启，但液态甲烷进入鼻锥内部，导致传感器、控制器温度下降，随后触发自动钝化指令（passivation commands），跳过在轨燃烧步骤，并将所有剩余推进剂排入太空，以非标准姿态（off-nominal attitude）再入地球大气层，随后解体。

　　比起前面B14.2助推器略微不确定性的结论，SpaceX强调S35飞船的故障最可能最终的原因被追溯至主燃料箱增压系统扩散器的失效。

　　工程师通过模拟飞行工况成功复现了该失效过程，并且对燃料扩散器进行重新设计，以更有效地将增压气体导入主燃料箱，并大幅度降低扩散器结构所承受的应力。

　　对于S36飞船在测试台上的故障，SpaceX则解释称，此次事故最可能的最终的原因被确定为：

　　星舰 有效载荷舱段的一个复合材料缠绕能承受压力的容器存在无法检测或未被充分筛查出的损伤，该能承受压力的容器失效后引发飞船结构失效，进而导致推进剂混合并点火燃烧。

　　关于能承受压力的容器失效的解决方案，则包括在未来飞行任务中的能承受压力的容器将降低工作所承受的压力，同时在向飞船加注活性推进剂前，增加额外的检查和验证测试等。

　　最近几次发射，SpaceX和马斯克都在强调，未来星舰的发射频率会慢慢的高，短期目标是“未来三次发射，每三至四周一次”

　　未来的标志性的看点还有：星舰飞船的返场捕获试验以及真正开始部署星链卫星等。

　　SpaceX也频繁地在新闻稿中提及“失败-重新验证”这种反复的循环，强调星舰能力的提升并非一朝一夕就能实现，但飞行测试持续为下一代星舰与 “超重型” 助推器的设计提供宝贵经验。

　　另外，SpaceX也透露随着星舰基地 “星舰工厂”（Starfactory）的产能不断的提高，以及得克萨斯州和佛罗里达州新发射与测试基础设施的持续建设，以支持这种高频发射。

　　只不过现在“失败-重新验证”这样的循环，有点多，拖慢了马斯克火星移民的节奏。

　　2019年7月26日，SpaceX对最早的星舰原型机 “星虫”（starhopper）进行了高度20米的自由悬浮测试。

　　2019年8月27日，SpaceX再次对“星虫”来测试，成功飞行到150米的高度并安全着陆。

　　2020年8月5日，星舰原型SN5完成了高度150米的自由悬浮测试。由于没安装头椎，SN5外观看起来就像是一个30多米高的圆柱形不锈钢大水塔。

　　2020年8月25日，星舰原型SN6同样完成了高度150米的自由悬浮测试。

　　2020年12月10日，星舰原型SN8进行了12.5公里高度的测试飞行，在最后落地的时候发生坠毁爆炸。

　　2021年2月3日，星舰原型SN9再次进行了10公里高度的测试飞行，仍然是在最后落地的时候发生坠毁爆炸。

　　2021年3月4日，星舰原型SN10第三次进行了10公里高度的测试飞行，稳稳落地，但在落地数分钟后，还是发生了爆炸。

　　2021年3月27日，星舰原型SN11第四次进行了10公里高度的测试飞行，失败得更惨，箭体炸成碎片。

　　2021年5月6日，星舰原型SN15在得克萨斯州博卡奇卡（Boca Chica）成功进行了高空飞行测试，这是SpaceX星舰原型第五次挑战10公里级高度，也是首次没发生爆炸事故的完美着陆。

　　下面进行的历次测试飞行进入了全新的阶段，是所谓的“综合测试飞行”（IFT），也就是星舰和超重助推火箭的合体飞行：

　　但刚起飞就发现三台发动机没点燃，在飞行过程中又有三台发动机陆续发生故障，导致箭体发生异常旋转而失控，最终不得不主动引爆销毁。

　　超重助推火箭由于液氧管道发生堵塞，在返航时发生了爆炸，星舰已飞到了太空的高度，但由于在排放多余的液氧时发生了起火坠毁，没能完成既定任务。

　　几分钟后，星舰成功进入太空，并在轨道上完成了“在轨燃料输送试验”以及“载荷舱门开合试验”。

　　星舰飞行约一个小时，在进入大气层的时候隔热瓦发生掉落，翼面被烧穿，但终究是坚持到降落海面，几乎完成了所有的既定任务和目标。

　　在星舰发射约6分50秒后，发射塔架上的捕获装置首次成功抓住了从天而降的几百吨重的助推火箭。

　　成功完成了“筷子夹火箭”试验，但星舰飞船由于氧气泄漏和推进剂系统故障发生解体，没能完成既定任务。

　　S35飞船由于舱门异常，也未能完成8颗“星链卫星模拟器”的部署任务，并在再入大气层过程中爆炸。

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