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星舰第14次试飞任务页面更新,第13次试飞B20事故原因公布

SpaceX目前更新了星舰第14次试飞的官方任务页面,也算是解释了为什么第14次试飞的发射日期相较于之前的预估有明显的拖延(到目前拖了半个月左右)。原因是SpaceX目前仍没拿到监管部门(FAA)的发射批准,当然这并不意外,星舰入轨需要面临不小的额外风险,一旦入轨之后无法进行主动离轨或是发生解体事故,会给轨道空间带来碎片危害,完整的星舰不受控再入可能导致碎片落在陆地上。因此SpaceX才一直选择在安全的亚轨道进行测试,即使星舰在入轨之后发生故障,星舰也会沿着被动的亚轨道安全的在大洋上空再入。SpaceX这次还专门做了一个更新页面,向公众解释什么是轨道,用了非常经典的山顶大炮进行演示。马斯克也发文表示如果不是因为安全问题方面的考虑,星舰早就可以进入轨道了。实际上在星舰第3次试飞中,星舰就已经具备了进入轨道的能力,但这次测试也很好地说明了SpaceX为什么选择不入轨,因为星舰在入轨之后遭遇了一些意外故障,姿态控制失效,原本预定的在轨点火测试也被取消,如果进行了入轨,那么这次试飞的星舰就将被滞留在轨道上。


在发射窗口方面,SpaceX确定了发射窗口为75分钟,从9月22日北京时间20:15开启,至21:30结束(对应美中时间7:15 a.m. CDT起,12:15 UTC),较此前的9月18日略有延迟,必须强调的是由于目前尚未获得批准,发射日期有进一步延期的可能性。另外虽然此次试飞携带了有效载荷入轨,但发射窗口仍是为了飞行测试所设计的。同时确认了入轨的目标高度和预计的环绕时间,此次发射计划进入约275 km、倾角约32°的目标轨道,星舰将在轨约6圈、近10个小时后在智利以西太平洋海域溅落。这一飞行计划也是选择目前这个发射窗口的关键,可以保证在发射时发射场是早上刚日出不久,在溅落时溅落点还没有太阳落山,确保有良好的光照进行观测。此次部署的星链V3数量为26颗(这在此前的预料之内),首次轨道发射为了留足余量不会直接打满,但26颗星链V3卫星重量也有约50吨,并不算轻,其容量方面达到了26 Tbps,相当于约10次猎鹰9号发射的容量。其中3颗卫星配备摄像头,可以拍摄星舰隔热罩情况。车辆组合确认为B21助推器 + S41飞船。


这26颗星链V3卫星在被星舰在轨部署之后,将完成展开天线和太阳能电池阵列,并通过无线电频率和激光链路,与地面以及星链星座中的其他卫星建立初始通信。随后,卫星会利用自身电推进器开始提升轨道。在完成在轨检查之后,这些卫星最快可在发射数周后开始为用户提供服务。

为了安全的进入轨道并离开轨道,SpaceX设定了明确的点火操作和相关预案:首次点火操作将把星舰送入远地点达约275 km的亚轨道,在确认全系统正常并可以完成后续的离轨点火的情况下,才会进行二次点火正式入轨并开始部署星链V3卫星。在轨道滑行期间SpaceX会持续监测星舰状态是否良好,如果认为星舰无法继续安全滑行足够的时间完成预定任务,也可以提前进行离轨点火进行海上溅落。二次点火和离轨点火均由单台海平面猛禽发动机进行。根据飞行轨迹和时序信息可知(上图的绿线),星舰离轨点火会发生在非洲中部附近,此外星舰还会在在轨过程中多次经过中国南方,但由于发射窗口的原因,此时已经是凌晨,地面不一定能实际观测到在太空经过的星舰,但也不是完全没有可能。


尽管马斯克之前谈论过隔热瓦情况良好,但此次飞行仍将测试多项与星舰隔热瓦有关的升级和实验,其中部分改进直接来自13飞的星舰(S40)漂浮在印度洋期间收集的数据。这些改进包括:在被认为上升过程中隔热瓦脱落风险最高的区域增加额外固定机构;解决最近发现的、可能让等离子体进入隔热瓦背后的流动通道;以及在多个区域使用弧形隔热瓦设计进行飞行测试,这种设计已经显示出降低隔热瓦之间缝隙加热程度的能力。同时从S40收集的2块隔热瓦将被复用于S41。由于对S40的隔热瓦和数据收集工作在上个月的最后几天才完成,因此这些数据的收集与审查和后续的改进措施的实施也是本次试飞发射时间比最初的预期较晚的原因之一,并且这可能也是SpaceX放弃在此次任务中尝试对星舰进行塔接回收的关键。毕竟马斯克当时给出的塔接回收尝试的前提就是数据审查没有问题存在,尽管这些问题可能相对较小,但由于让星舰返回发射场存在飞跃陆地上空的问题,对于星舰返回过程中的安全性有非常高的要求,即使SpaceX愿意冒险尝试,监管部门也未必批准允许。本次任务明确不尝试任何塔捕(无论助推器还是飞船)。

在超重助推器方面,本次试飞仍选择近岸(墨西哥湾)着陆,这是因为13飞中B20并没有完成全部预定的测试任务。SpaceX也解释了事故原因:在返场点火的末端,3台中央猛禽出现结冰堵塞迹象,触发了提前关机。随后尝试执行着陆点火中,13台猛禽只有8台成功重新点火,导致了硬着陆的发生。SpaceX针对B21进行了硬件修改,以改善通往引擎的过滤系统,同时还进行了软件调整,以提高重新点火的可靠性。因此总的来说在结冰问题发生约两年半之后,SpaceX仍在努力的避免结冰堵塞问题,原因显然是结冰现象本身并没有被根本性的阻止,采用的仍是打补丁式的修补。这一补丁式的修复在超重V1上的确有效,使得B12顺利实现了回收,但让人意外的是,在升级到超重V3之后,这一问题又卷土重来了。


T-发射前时序  
所有时间均为近似值  

时/分/秒 事件  
00:50:00 SpaceX发射总监进行状态确认,并确认可以开始加注推进剂  
00:36:33 开始为助推器加注液氧  
00:35:00 开始为助推器加注液态甲烷  
00:34:13 开始为星舰加注液氧  
00:34:11 开始为星舰加注液态甲烷  
00:21:40 助推器和星舰的猛禽发动机开始预冷  
00:02:50 助推器推进剂加注完成  
00:02:10 星舰推进剂加注完成  
00:00:30 SpaceX发射总监确认可以发射  
00:00:17 导流槽启动  
00:00:03 发出助推器发动机点火指令  
00:00:00 起飞  

T+飞行时序  
所有时间均为近似值  

时/分/秒 事件  
00:00:00 起飞  
00:00:58 Max Q(火箭承受最大气动压力的时刻)  
00:02:20 超重助推器MECO(大部分发动机关机)  
00:02:22 热分离(星舰猛禽引擎点火并完成两级分离)  
00:02:27 超重助推器开始返场点火  
00:03:07 超重助推器返场点火结束  
00:06:35 超重助推器开始着陆点火  
00:07:01 超重助推器着陆点火结束  
00:08:11 星舰发动机关机  
00:25:28 星舰开始轨道插入点火  
00:25:47 星舰轨道插入点火结束  
00:34:18 开始部署有效载荷  
01:04:50 有效载荷部署完成  
08:52:18 开始离轨点火  
08:52:29 离轨点火结束  
09:28:52 星舰开始再入  
09:47:30 星舰进入跨声速状态  
09:48:07 星舰进入亚声速状态  
09:50:11 开始着陆点火  
09:50:13 着陆翻转  
09:50:21 着陆点火由3台发动机减至2台  
09:50:22 着陆点火由2台发动机减至1台  
09:50:30 一次激动人心的着陆!  

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