IFT-2(即综合飞行测试 2)是超重型和星舰于 2023 年 11 月 18 日进行的第二次近轨道试飞。Super Heavy 9 和Ship 25 被选择在这次试飞中飞行,并遵循了看似完美的飞行发射、33 台发动机燃烧和热分级分离,在墨西哥湾上空约 90 公里的高度,Super Heavy 9的热级环仍然连接着,在明显的发动机故障后,在Super Heavy 9燃烧过程中被终止。
与此同时,Ship 25 成为第一艘抵达太空的星际飞船,几乎完成了 6 台发动机的燃烧,随后出现明显的发动机故障并以 148 公里的高度和超过 24000 公里/小时的速度终止飞行。
星舰是马斯克发明了航天实验模式,他商业化模式进行航天实验模式,正在一步一步迈向成功道路。
星舰发射系统,从发射台到箭体设计到箭体组件设计都与传统方案截然不同,而且致力于使用比传统方案更低的成本获得比传统方案更优秀的前景。
在上图中,星舰 S25 飞行的前 3 个半分钟内或直到到达卡门线(得名于物理学家冯·卡门)的高度以及速度的水平和垂直分量,标准的 100 公里,为太空起点设定了国际极限。两个阶段的分离时刻已在图中标出。
下面可以看到相对于垂直方向的倾角和总加速度的趋势(在星舰参考系中,包括重力加速度,不包括离心加速度,在这一阶段仍然可以忽略不计)。
正如现场视频所示,在起飞后立即可以看到火箭有轻微的倾斜(在 T+2 秒时与发射平台分离),初始加速度为 1.5g,随后增加,超过 2d在 MECO(主发动机切断)之前的最后一分钟。
然而,它的重量永远不会超过 2.5 克,因此未来的宇航员完全可以承受这种压力,并且可以与航天飞机飞行的压力相媲美。
图中显示了 Starship S25 飞行时间的前 4 分钟的倾斜度和加速度。
尽管这两架飞机过早报废,但自四月份的第一次尝试以来,这次飞行标志着取得了重大进展。
Raptor 2.0 发动机是本次 IFT-2 的真正主角,所有 39 台发动机(B9 上 33 台,S25 上 6 台)表现无可挑剔,超出了所有人的预期。
除此之外,星舰系统目前仍然处于可以大幅度修改设计的未定稿阶段,星舰整体性测试任务的性质是实验任务而非运营任务。对于实验,获得有效成果即为目的达成,所以我完全不认为这两次星舰试飞是失败的。
甚至,第二次试飞是远超预期的巨大成功,因为它获得的有效成果中包括验证了数个创新性技术的可行性,也为后续测试的成功铺砌坚实的道路。
第一次发射和第二次发射视频对比
这是全集成星舰的第二次试飞,该星舰由超重型第一级助推器和星舰上级航天器组成。第一次发射发生在今年 4 月 20 日,但进展并不顺利。四月的星舰发射在飞行约四分钟后以自毁命令结束,将翻滚的火箭变成了阴燃的火球。
今天,星舰在升空后约 2 分 41 秒准时实现了阶段分离,看起来进展顺利,但超重型助推器不久后爆炸了。星舰上层在阶段分离后继续飞行了一小段时间。SpaceX曾希望在大约150英里(250公里)的目标高度与航天器建立信号采集。但该飞行器的遥测数据在升空后大约八分钟就丢失了,当时其在阶段分离后燃烧已接近尾声。
毫无疑问的是,Starship 的第二次测试任务确实比4 月 20 日的第一次试飞飞行得更远、更高,这次试飞在阶段分离成功后发生爆炸。所以SpaceX仍然认为第二次尝试是成功的。
今天发射的最后一个遥测信号显示星舰的高度为 148 公里(91 英里),远高于 62 英里(100 公里)的太空边界。
SpaceX公布了发射时序图。在起飞前,星箭要经历以下时序:
HR/MIN/SEC | 事件 |
02:00:00 | SpaceX飞行主管开始为推进剂加注检查,依次检查各分系统状态 |
01:37:00 | 开始向超重型助推器加注 LOX (液氧) |
01:37:00 | 开始向超重型助推器加注液态甲烷 |
01:17:00 | 开始向星际飞船加注液态甲烷 |
01:13:00 | 开始向星际飞船加注液氧 |
00:19:40 | 在助推器和星际飞船上开始冷却猛禽发动机(engine chill) |
00:00:10 | 火焰偏转器启动 |
00:00:03 | 猛禽点火程序启动 |
00:00:00 | 星箭起飞,保证刺激 |
在起飞后,星箭要经历以下时序:
HR/MIN/SEC | 事件(如果一切顺利) |
00:00:02 | 星箭离开地面 |
00:00:52 | 星箭达到MAX Q,星际飞船达到最大动压,飞行的最大考验 |
00:02:39 | 助推器MECO (MOST ENGINES CUT OFF) |
00:02:41 | 热级间分离,星际飞船猛禽点火 |
00:02:53 | 助推器返回点火启动 |
00:03:47 | 助推器返回点火结束 |
00:06:18 | 助推器跨音速飞行 |
00:06:30 | 助推器着陆点火启动 |
00:06:48 | 助推器着陆点火结束 |
00:08:33 | 星际飞船猛禽发动机关机 |
01:17:21 | 星际飞船再入 |
01:28:43 | 星际飞船跨音速飞行 |
01:30:00 | 星际飞船坠落大海 |
T+5秒左右,星际飞船开始离开地面。
根据发射前的轨迹推断,星舰的理想轨迹如下图:星际飞船计划落点位于夏威夷附近。
因为最后入轨速度不够(星际飞船提前关机30秒),飞船的最终落点将位于特克斯和凯科斯群岛附近,将落入意料之外的区域,无法抵达夏威夷海域。本次因为技术故障SpaceX开启了星际飞船的自毁装置,结束了本次任务。
星际飞船爆炸解体的位置
星舰起飞前的准备工作
一、根据 SpaceX 流图形显示的猛禽点火序列。
2023年11月18日13:03(UTC-0),星舰成功离开发射台,助推器B9的33台猛禽发动机皆正常点火,发射后约68秒达最大动压点(MAX-Q)。
发射后约163秒后超重型助推器B9大部分猛禽发动机关机(MECO-Most Engines Cut Off),5秒后(约168秒)星舰S25启动发动机开始热分离,2秒后(约170秒)S25成功脱离B9。
发射后约201秒,B9因不明原因解体。
S25继续点火约飞行316秒后(发射后约486秒),地面画面显示空中出现气体,而后控制中心失去和S25的通信讯号,发射总监认为S25可能已于空中解体。
四月计划外拆卸的原因之一是星舰的两级未能分离。为了防止第二次飞行中再次出现这个问题,SpaceX 决定采用一种新策略:“热分级”,即在 Starship 和 Super Heavy 完全分离之前,上级的发动机开始点火。这个概念并不新鲜。它已被用于 20 世纪 60 年代美国宇航局双子座计划中的泰坦二号和俄罗斯至今仍在运行的古老联盟号火箭等运载火箭上。
该航天器从未预计会到达环绕地球的完整轨道,而是沿亚轨道轨道飞行,坠落到夏威夷海岸附近的太平洋中。SpaceX 运营工程师 Siva Bharadvaj 表示:“我们今天的目标不是轨道;我们的目标几乎是轨道。”他补充说,我们的目标是“获得与轨道所需的推力剖面相似的推力剖面,同时还需要能量飞船需要消散才能重返大气层的水平。”
二、Super Heavy 9 和Ship 25 分离过程
星舰和第一次测试视频回顾
总之,对于星舰如此具有野心和创新性的复杂工程系统,并无前车之鉴的工程设计,在整体性测试当中需要不断的探索和系统测试工程。
首次即圆满完成是奇迹,我们当然期盼奇迹,但奇迹没有发生是理所应当的,绝非开拓者的过错与失败。期望下次星舰测试继续前行,开拓航天历史上的奇迹。
2023 年 9 月 10 日—埃隆·马斯克 (Elon Musk)发布了两张照片,其中包含 FAA 于 2023 年 9 月 8 日提到的 63 项纠正措施,其中大部分已完成。埃隆·马斯克 (Elon Musk) 表示,仍然开放的 6 个项目对于即将到来的航班来说并不是必需的:“值得注意的是,63 个项目中有 6 个涉及稍后的航班。” [23]
数据来源于网络!
参考链接
1、IFT-2, STARSHIP RAGGIUNGE LO SPAZIO
https://aliveuniverse.today/flash-news/missioni-spaziali/8308-ift-2-starship-raggiunge-lo-spazio
2、星舰在飞行中毁坏后碎片最终去了哪里?[更新]
https://sattrackcam.blogspot.com/2023/11/where-did-starship-fragments-end-up.html
3、Dr Marco Langbroek twitter
https://twitter.com/Marco_Langbroek/media
4、论坛»SpaceX 车辆和任务»SpaceX 星际飞船计划»SpaceX 星舰 IFT-2:德克萨斯州 Starbase:2023 年 11 月 18 日更新
https://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=59870.240
5、SpaceX第二次星舰轨道试飞任务
https://zh.wikipedia.org/wiki/SpaceX%E7%AC%AC%E4%BA%8C%E6%AC%A1%E6%98%9F%E8%89%A6%E8%BB%8C%E9%81%93%E8%A9%A6%E9%A3%9B%E4%BB%BB%E5%8B%99
6、https://starship-spacex.fandom.com/wiki/IFT-2
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