星舰迎最关键一飞
由SpaceX开发,有史以来最巨大的太空火箭“星舰”(Starship)系统,即将迎来迄今最重要的一次试飞。第14次的试验飞行,将首次把目标推向地球轨道,并尝试部署26颗可运作的“星链”(Starlink)卫星。若任务顺利,将代表星舰从单纯的飞行测试,正式跨入轨道级任务的新阶段。
星舰火箭的第14次试射,这一次将挑战进入绕地球轨道,并释放卫星。(图/SpaceX)
CNN报导,这次“飞行14”(Flight14)预定从SpaceX位于美国德州南部的星际基地(Starbase)升空,发射窗口约75分钟。与过去试飞最大的不同,这一次星舰火箭不再只是沿着预定的亚轨道弹道飞行,而是在确认飞行系统状态良好后,进行第二次发动机点火,将自身送入地球轨道。
不过,SpaceX仍采取相当保守的方式。星舰升空后,任务控制人员会先确认各项系统是否正常,包括主要系统以及备援系统,只有在确认飞行器具备足够可靠性后,才会执行入轨点火。这种“先完成亚轨道飞行、再决定是否入轨”的设计,也让任务在前半段仍保留中止空间。
任务目标:进入绕地球轨道
按照任务规画,超重型助推器(SuperHeavy)在起飞后约2分20秒关闭主引擎,随后与上层星舰分离。星舰本体则启动自己的6具发动机继续飞行。
在此前的测试中,这类亚轨道飞行已经成为星舰的主要模式。即使飞行器发生故障,预定飞行路径也能让失控的火箭最终落入海洋,降低对人口与其他设施的威胁。
第14次飞行则不一样。星舰预计在飞行约25分钟后,再次启动发动机,将星舰的高度与速度,都提升至地球轨道级,即“第一宇宙速度,至少7.9公里/每秒”。
约34分钟后,星舰将开始释放舱内的26颗星链卫星,整个部署程序预计持续约30分钟。
这是星舰首次尝试在轨道任务中部署实际卫星,因此任务风险也明显高于此前的亚轨道试飞。
星舰在进入轨道后,可以在不必点火的情况下,持续环绕地球。之后再进行脱离轨道测试,它会重新点火、减速,以进入大气层。整个任务从发射到最后再入大气层,预计持续接近10小时。
值得注意的是,第14次飞行并不会尝试回收任何一个主要系统。也就是说,这次任务的核心目标不是展示完整的“发射—入轨—回收”,而是首先证明星舰具备执行真正轨道任务的能力。
超重型助推器再战“发动机结冰”
此次飞行另一项重要考验,是超重型助推器发动机的重新点火。SpaceX此前已经成功让超重型助推器多次返回发射塔附近并完成受控降落,但最新版本的助推器仍存在技术问题。
在7月的前一次试飞中,超重型原本预定重新启动13具发动机,以便在墨西哥湾上空完成受控下降。然而最后只有8具发动机成功点火。
SpaceX事后发现,助推器中央的3具发动机出现结冰迹象。星舰使用的液态甲烷与液态氧等推进剂都必须维持在极低温状态,低温推进剂虽然有利于提高火箭性能,却也带来管路、阀门与发动机系统结冰等工程挑战。
为了解决问题,SpaceX表示已经修改助推器硬件,改善发动机的过滤系统,同时修改软体,提高发动机重新点火的可靠性。
因此,第14次飞行除了要证明星舰能够进入轨道,也等于是对这些改进措施的一次实际验证。
星舰能否成功进入轨道,也与NASA的阿提米丝(Artemis)计划密切相关。
星舰与NASA重返月球计划
NASA目前规画利用商业月球着陆器,把太空人重新送上月球。其中SpaceX负责的正是以星舰为基础开发的月球着陆器;另一家竞争者则是蓝色起源(BlueOrigin)的“蓝月”(Blue Moon)系统。
NASA希望在未来重新实现载人登月,而星舰是其中一项关键技术。
但从今天的试飞到真正登月,中间还存在一项更加艰难的工程问题:太空加油技术。
星舰如果要从近地轨道前往月球,单次从地面发射所携带的推进剂并不足以完成整个任务。因此,SpaceX设计的方案是先让星舰进入近地轨道,再利用多艘星舰在轨道上进行推进剂转移,替前往月球的星舰补充燃料。这项技术至今没有任何国家真正完成过大规模实际操作,也是未来SpaceX的目标。


