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SpaceX星舰“十一飞”成功推进,向火星任务迈进

北京时间10月14日,马斯克旗下SpaceX公司进行了星舰第十一次综合飞行测试(简称“十一飞”),其中超重型助推器顺利完成了着陆燃烧阶段的各项配置和动力测试,之后坠入海中。截至报道时,飞船的测试任务仍在进行中。

本次飞行的星舰组合体由S38飞船和B15.2超重型二手助推器(八飞B15助推器)构成,这也是第二代星舰的最后一次飞行测试。

SpaceX对“十一飞”的定位很明确:基于“十飞”测试进行进一步测试,为第三代星舰超重型助推器收集着陆燃烧配置和动力数据,对飞船的隔热瓦进行压力测试,以及进行太空点火、返场机动和导航优化等测试。

SpaceX星舰“十一飞”成功推进,向火星任务迈进 SpaceX 星舰 十一飞 火星任务 第1张

位于发射塔上的S38B15.2星舰组合体,来源:SpaceX

01 核心任务:为第三代星舰铺路,为飞船返场做准备

星舰“十一飞”使用的B15.2超重型助推器,是此前八飞助推器的复用,33台V2版猛禽发动机中的24台属于重复使用,这是降低成本的关键。助推器的核心目标是验证下一代星舰助推器着陆燃烧阶段的配置,特别是在不同飞行阶段切换时,发动机启停的不同动力数据,包括:

● 着陆燃烧初始阶段点燃13台发动机

● 转向阶段切换为5台发动机,模拟路径微调机动至发射塔过程中的发动机配置(第二代星舰为3台发动机配置)

● 着陆燃烧结束后切换为3台中央发动机,并在海平面上进入完全悬停状态,模拟飞船回收过程中的发动机配置,之后坠入美国湾(墨西哥湾),不安排回收

SpaceX解释称,第三代星舰超重型助推器设计的基准配置就是5台发动机,用于微调助推器飞行路径,进而为发动机的关闭提供额外冗余。

SpaceX星舰“十一飞”成功推进,向火星任务迈进 SpaceX 星舰 十一飞 火星任务 第2张

星舰的二级飞船S38相关验证,核心是为后续返场做准备(发射出去还得安全返回),但此次也不回收,而是溅落印度洋,验证任务包括:

动态倾斜机动测试。即着陆燃烧和溅落前(再入末段),测试动态倾斜机动和亚音速制导算法的性能,实现对飞船的精准控制,避免偏航。

发动机太空点火稳定性、可靠性测试。太空真空环境下重新点火一台猛禽发动机的稳定性、可靠性测试(十飞已经成功)。

隔热极限测试。再次移除部分隔热瓦,部分区域裸露未设置用于吸热的备用烧蚀层,对飞船再入阶段燃烧进行极限测试(不断地降本)。

载荷部署测试。和前几次基本一致,测试星链卫星模拟器部署(“十飞”已经成功),模拟器将与飞船位于同一亚轨道,预计在进入大气层后失效。

值得注意的是,SpaceX副总裁格斯滕迈尔(负责建造和飞行可靠性测试)此前表示,“十一飞”的飞船在隔热瓦外层包裹了一层“脆皮覆膜”,以便于填充隔热瓦缝隙,替代之前的填缝材料,一个是为了提升隔热性能,另一个则是减少贴隔热瓦、填缝的时间,提高复用效率。

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本次飞行测试之前,SpaceX就进行了预告:字面上很明确,Starbase Pad 1(PAD A)发射台当前配置——第二代星舰——最后一次发射。

02 第二代星舰的最后一次“表演”

到目前为止,星舰总计发射了11次,其中前6次由第一代星舰执行,“七飞”及之后的5次飞行更换为第二代星舰。

根据之前的统计,“七飞”和“十飞”部分完成任务,“八飞”和“九飞”则完全成功,本次“十一飞”也非常顺利。第二代星舰的再入和回收能力相比第一代有明显提升,包括隔热性能极限验证、有效载荷部署以及猛禽发动机太空点火等。

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随着第三代星舰相关配置的不断完善,包括设计、结构和重量的改变,也就意味着Starbase Pad 1发射台需要进行改造。

与此同时,Pad 2(Pad B)以及位于佛罗里达肯尼迪航天中心的L39A发射台也将在未来投入飞行测试(多发射场是未来高频发射的关键)。

03 第三代星舰组合体

马斯克在今年3月份披露过,第三代星舰组合体已经在完善设计,2026年有信心实现100吨的有效载荷送入轨道,并且具备完全重复使用能力。然后在接下来的12个月内实现每周一次发射的频率。

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动力方面,发动机从第二代猛禽升级至第三代,燃油效率提升10-15%,单台发动机推力从230吨提升至280吨。设计和结构上,第三代星舰最典型的改进是助推器上用于控制姿态的新型格栅翼,尺寸增大50%且更加坚固。