SN10爲何會着陸後原地爆炸?馬斯克:着陸太"硬"了

3月10日,據外媒報道,美國太空探索技術公司SpaceX的星際飛船原型SN10最近在第三次高空試飛後首次實現成功軟着陸,然而幾分鐘後發生爆炸。埃隆·馬斯克(Elon Musk)週二解釋了爆炸原因,他稱衝擊力太猛壓碎了SN10的着陸腿和部分底部邊緣。

SN10首次成功着陸後又炸了(來源:環球網)

馬斯克稱,SN10的着陸過程實際上有點兒硬,不完全屬於軟着陸。他在推特上寫道:“SN10發動機的推力較低,這可能是因儲罐部分吸入了氦氣。此外,10米/秒的高速衝擊壓碎了SN10的着陸腿和部分底部邊緣。”

在隨後的推文中,馬斯克證實,發動機吸入氮很可能是加壓系統導致的結果,該系統被添加到甲烷儲罐中以糾正SN8之前發生的問題。

馬斯克寫道:“使用了自生增壓技術後,甲烷氣泡很可能會變成液體,而儲罐中的氦被用來防止上次飛行中發生的晃動造成的空位坍塌問題。這是我的錯,但這個解決方案當時聽起來很不錯。”

發射視頻顯示,SN10進入快速着陸狀態,然後以傾斜姿勢穩定下來,底部還有火焰在燃燒。當時,SpaceX首席集成工程師約翰·英斯普魯克(John Insprucker)沉默了很長時間,顯然不確定這個原型是否會爆炸。

馬斯克已經表示,SpaceX將在SN11身上對上述問題進行修復。該公司已經將SN11推上了位於得克薩斯州博卡奇卡的發射臺上,但尚未確認下次飛行測試的確切時間。不過,許多業內專家估計,SN11最快可能在下週進行發射。(小小)

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浩楠 曉查 發自 凹非寺

量子位 報道 | 公衆號QbitAI

馬斯克剛剛收到一好一壞兩個消息。

好消息是,星艦原型SN10高空試飛任務完成後,首次成功着陸!

炸了8艘星艦後(包括兩次着陸失敗),SN10第一次實現複雜姿態控制,穩穩落在地上。

但是8分鐘後,壞消息就來了。

看起來已經成功着陸、靜靜站在原地的SN10,突然炸了……

但馬斯克頗爲樂觀,在推上慶祝成功着陸,重點放在“SN10完完整整的回來了”。

星艦首次成功着陸,完全稱得上是里程碑,馬斯克的火星夢,也近了一小步。

△ 成功着陸!他們做到了!

但我們還是好奇,差一點就“完美”的SN10,到底發生了什麼?

星艦第一次成功落地

星艦原計劃在凌晨4點14分起飛(注:這裡和以下均爲北京時間),但是由於計算機突然出現異常,發動機點火隨即被中止。

具體原因是計算機檢測到其中一個引擎的推力過大。SpaceX很快修復了這一問題,僅三個小時後就讓SN10做好了再次起飛的準備。

早晨7點15分,SN10在SpaceX南德克薩斯州基地發射升空。

SN10最高到達了距離地面10公里的高空。

到達這一高度後,星艦做到了持續懸停,然後三臺“猛禽”發動機全部關閉,進入短暫的自由落體階段,使其腹部朝向地面。

這一階段稱爲95%自由落體階段,也叫「腹部拍水式俯衝」,通過艦體上的襟翼,像翼裝跳傘者張開手腳那樣,對火箭進行姿態控制(俯仰、翻轉、偏航等控制)減速飛行,這一系列動作是星艦火箭首創的。

之後,SN10在空中又一次翻轉,將姿態從水平調整爲着陸前的豎直狀態。

值得一提的是,以上的翻轉畫面是地面實拍而非CG,看起來就像科幻電影畫面,你是不是也有這樣的誤解?

最終SN10慢慢降落在其着陸墊上,但箭體稍微向一側傾斜。

整個過程大約持續6分20秒。

看到成功的畫面,SpaceX工程師、本次發射直播主持人Insprucker當場激動地宣佈:“俗話說,事不過三(Third time’s a charm)。我們已經成功地在地面上進行了軟着陸。”

差點就完美,爲什麼?

但就是着陸時那微微一傾,可能爲後面的爆炸埋下了伏筆。

去年12月和今年2月,SpaceX的兩款原型機SN8和SN9都發生了爆炸。

這是由於它們在着陸前都無法充分放慢速度,導致接觸地面時受到巨大的衝擊。

因此,有不少航天愛好者對此次爆炸的原因做出推測:火箭最後的傾斜也是衝擊力太大造成的,星艦的燃料箱可能因此破裂泄露,最終導致了爆炸。

而從先前泄露的SN10支架圖片來看,它之前受到過多次衝擊已經變形,這次着陸徹底摧毀了它。

目前官方尚未公佈爆炸細節,具體原因只能等待進一步的調查報告了。

爆炸的結果對SpaceX來說確實是個很大的損失。但是SpaceX工程師Insprucker表示,此次測試的主要目的是,收集有關襟翼如何控制星艦落回地球的原型數據。至於着陸算是附加任務。

所以,太空新聞網站“軌道指數”仍然認爲,SpaceX和藍色起源的快速進展,應該讓NASA感到羞恥。2014年,NASA局長還在嘲笑獵鷹9號是紙上談兵,現在星艦原型機都迭代到第10代了。

波折的火星之路

作爲今後要實現馬斯克殖民火星夢想的主力,星艦系列的實驗,卻一直少不了濃煙和火光。

在SN10之前,一共有8艘星艦“壯烈犧牲”:

2019年11月20日第一艘Mark1;

2020年2月28日第二艘SN1;

2020年4月2日第三艘SN3;

2020年5月29日第四艘SN4;

2020年6月23日第五艘SN7;

2020年9月23日第六艘SN7.1;

2020年12月9日的SN8;

2021年2月3日的SN9。

其中,既有地面點火事故,也有艦體結構強度測試事故,還有着陸事故。

對了,一個月前SN9着陸失敗“殉職”時,就在SN10旁邊,

看着小九在身邊炸成碎片,小十表示,當時害怕極了……

話說回來,要實現超大運載能力,同時還能反覆使用的火箭,確實困難重重。

每一次的試射,存在很多致命風險,比如三臺猛禽最大推力引起的共振風險、發動機過早關閉風險、巨大推力可能引發結構不穩、電氣故障導致前後翼失靈風險、發動機和燃料艙閥門故障風險……

之前落地即爆炸的SN8、SN9,馬斯克給出的成功率只有40%。

而這次SN10,他說成功率在60%

△SN10的殘骸

一路試錯,一路迭代,按照馬斯克預期,至少測試到SN20,纔有望定型1.0版星艦,即能夠執行任務的成熟版。

而這一目標瞄準2021年~2022年。

按照這個時間線推算,我們今後平均每1-2個月,就能觀看一次星艦試飛。

而SN10之後,馬斯克還有10次機會。

後繼者,比如SN11,目前已經整備完畢,隨時可以轉場發射。

正在打造中的星艦系列包括SN12、SN13、SN14、SN15、SN16,甚至超重獵鷹火箭原型各部件已經建造過半。

具體什麼時候能登上火星?之前馬斯克本人在網絡聊天室有網友們交流時,立了一個flag:五年半以內。

能不能成,拭目以待。

去年年底,馬斯克舉家從加州搬到得州居住,外媒分析,馬斯克之所以搬家,是因爲得州沒有州所得稅。

搬家之後,馬斯克確實能避免爲自己的特斯拉股票期權繳稅。

但得州的Boca Chica也是SpaceX最主要的測試場和發射基地。

之前每一架星艦原型,無論“殉職”或是“退休”,都在這裡。

星艦進行首次高空飛行試驗後,馬斯克直言,南部德州,是通往火星的大門。

而昨天,馬斯克正式提議將發射場所在的Boca Chica改名:Starbase,星際基地。

參考鏈接:

[1]

https://www.space.com/spacex-starship-sn10-test-launch-landing-explosion

[2]

https://www.nytimes.com/2021/03/03/science/spacex-starship-launch-sn10.html

[3]

https://www.theverge.com/2021/3/3/22311916/spacex-starship-prototype-landing-successful

[4]

https://news.ycombinator.com/item?id=26336311