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星际飞船的 33 台猛禽发动机在第六次试飞期间启动
星际飞船的 33 台猛禽发动机在第六次试飞期间启动。SpaceX

SpaceX 创始人兼首席执行官埃隆·马斯克希望经常发射公司的星际飞船火箭,目标是每年发射 100 次。这对该公司星际基地周围的地区来说可能是个坏消息,因为巨型火箭在发射和重返大气层时会产生雷鸣般的噪音,可能造成损害。

一组研究人员测量了星际飞船 10 月份第五次试飞产生的噪音和气压。他们发现,有史以来最大的火箭对伊莎贝尔港和德克萨斯州南帕德里岛南端造成结构损坏的风险更大,例如玻璃破碎和装饰品掉落。该研究结果最近发表在美国声学学会快报杂志上。

周二,星际飞船升空进行最新一次试飞,发射过程中燃烧了约 3,400 吨推进剂。发射后约七分钟,火箭的超重型助推器降落,穿过地球大气层重返大气层,点燃 13 台猛禽发动机控制下降。火箭返回时会产生音爆,这是物体以超音速移动时产生的强大冲击波,当物体突破音障时,压力波会融合在一起。除了重返大气层之外,星际飞船在与火箭的热分级环(一个可拆卸的隔热罩,从高空落回地球)分离后还会产生额外的音爆。

10 月 13 日,星际飞船进行了具有开创性的第五次试飞。火箭的超重型助推器高 232 英尺(71 米),首次缓缓降落到塔楼,塔楼用伸出的机械臂像一双巨型筷子一样接住火箭。这是一项令人印象深刻的工程壮举,使星际飞船更接近可重复使用。然而,它也产生了巨大的噪音。

研究表明,Starship 第五次综合试飞期间测量到的音爆远远超过了 SpaceX 的猎鹰 9 号火箭和 NASA 的太空发射系统 (SLS) 产生的音爆。Starship 的发射产生的噪音至少比猎鹰 9 号大 10 倍,比升空时的 SLS 大得多。

信中写道:“尽管这些只是相对比较,但它们提供了对可能很快每年发射超过 100 次的火箭的更深入了解。为了了解星际飞船对敏感建筑、社区和环境的潜在噪音影响,需要进行额外的测量。”

SpaceX 此前曾否认其星际飞船火箭对星际基地所在地德克萨斯州博卡奇卡周围的野生动物栖息地构成威胁的指控。在星际飞船首次发射后,德克萨斯州的一群环保组织对美国联邦航空管理局 (FAA) 提起了诉讼。该诉讼指责 FAA 在没有充分进行环境审查或缓解要求的情况下匆忙完成许可程序。

SpaceX 位于博卡奇卡的发射场周围是野生动物栖息地,这里是多种濒危物种的避难所,例如豹猫、环颈鸻和肯氏丽龟。早在星际飞船升空之前,该公司之前在发射场开展的活动就已经导致滨鸟数量急剧减少,并对当地生态系统造成了其他危害。

马斯克希望到明年,该公司的巨型火箭能够更频繁地发射,目标是在 2025 年发射 25 次,每年发射 100 次。考虑到星际飞船未来计划发射的次数如此之多,当这枚巨型火箭发出如此大的噪音时,很难不去想它会对周围地区产生怎样的影响。

星舰超重型助推器在德克萨斯州海岸溅落
星舰 超重型助推器在德克萨斯州海岸附近溅落。SpaceX

在第六次发射星际飞船后不久,SpaceX 选择不执行助推器回收,而是让火箭的第一级坠入大海。这不是该公司所希望的结果,但这次飞行的数据无疑将为未来的尝试提供参考。

星舰于美国东部时间周二下午 5 点从德克萨斯州博卡奇卡的 SpaceX 星际基地发射升空,进行第六次综合试飞。亚轨道发射原本应该包括超重型助推器在重返大气层后被巨大的 Mechazilla 塔接住,但 SpaceX 在升空约四分钟后宣布助推器无法接住。

星舰发射
2024 年 11 月 19 日发射后不久的星际飞船。照片:C&J Images

SpaceX 发言人在直播中解释道:“要实现这一目标,需要很多事情都顺利进行。” SpaceX 补充说,由于没有达到所有接球标准,助推器不得不在德克萨斯州海岸外进行软着陆。据直播称,该公司表示,出于对团队、公众和发射台本身安全的考虑,SpaceX 放弃了接球尝试。

助推器溅落的画面仍然令人印象深刻,巨大的火箭在降落到水面时速度减慢,然后像座头鲸完全跃出水面后一样轻轻潜入水中。在下降过程中,助推器启动了 13 台发动机,然后在溅落前仅剩 3 台发动机,溅落发生在发射后约 7 分钟。

星际飞船的第六次试飞确实包括其他一些里程碑,包括首次在太空中重新点燃火箭的六个猛禽发动机之一。火箭还携带了它的第一个有效载荷,一个香蕉形状的毛绒玩具(看看上面推文中的图片,显示唯一的香蕉),作为零重力指示器。星际飞船上级成功重返大气层,并于美国东部时间下午 6:05 在印度洋上进行受控软溅落。

10 月初,星际飞船进行了具有开创性的第五次试飞。火箭的超重型助推器高 232 英尺(71 米),首次缓缓降落到塔楼,塔楼用伸出的机械臂像一双巨型筷子一样接住火箭。

今年,星际飞船距离正式投入使用又近了一步,每次试飞都比之前成功得多。SpaceX于 2023 年 4 月首次发射星际飞船火箭,但其首飞并不理想,因为火箭发生了致命的翻滚,迫使地面控制人员在任务开始前四分钟发出自毁指令。

2023 年 11 月,星际飞船的第二次试飞导致超重型助推器和上面级在飞行中被摧毁,但这与首飞相比仍然是一个重大改进。在 3 月的第三次试飞中,星际飞船成功进行了级间分离​​,完成了第二级发动机的全程燃烧,向 NASA 演示了内部推进剂转移,并测试了星链分配器门。与之前的试飞相比,星际飞船6 月的第四次升空取得了新突破,火箭在受控再入过程中基本经受住了峰值加热和最大气动压力。

最终,SpaceX 计划回收并重复使用星际飞船的助推器和上面级。该公司创始人兼首席执行官埃隆·马斯克最近表示, SpaceX 的目标是在明年年初使用 Mechazilla 回收上面级。SpaceX 也正在朝着更频繁地发射星际飞船的方向发展,马斯克的目标是在 2025 年发射 25 次。

星际飞船的第六次试飞还包括一位特殊嘉宾:当选总统唐纳德·特朗普,他与他的新朋友马斯克一起出席了在德克萨斯州举行的发射活动。两人日益紧密的联盟可能预示着马斯克可能会实现他的愿望,到明年星际飞船将更频繁地飞行。

两艘星际飞船在轨道上对接的示意图
两艘星际飞船在轨道上 对接的示意图。SpaceX

到明年年初,SpaceX 可能准备好让两艘星际飞船在轨道上会合,进行一项雄心勃勃的加油测试,这将决定该航天器执行深空任务的潜力。

美国宇航局载人着陆系统项目副经理肯特·乔纳茨基 (Kent Chojnacki)最近在接受 Spaceflight Now采访时透露,星际飞船的飞行中推进剂测试计划于 2025 年 3 月进行。此次轨道验证是星际飞船迈出的重要一步,也是 SpaceX 实现美国宇航局阿尔忒弥斯 (Artemis) 登月任务能力的关键部分。

SpaceX 与 NASA 签订了一份价值 5320 万美元的合同,该合同于 2020 年签署,使用星际飞船的油罐进行在轨推进剂转移。在第三次试飞期间,SpaceX 在星际飞船在太空中将大约 10 公吨的液氧从星际飞船的集管箱转移到主油箱。然而,即将到来的演示需要更多的运载火箭。两艘星际飞船将相隔约三到四周发射到近地轨道,飞船将在轨道上相遇并停靠,其中一艘将向另一艘转移推进剂。演示结束后,两艘星际飞船将相互脱离对接并脱离轨道。

乔纳茨基在采访中表示:“一旦完成,你就真正打开了将大量有效载荷和货物运出地球圈的机会。”飞行中的推进剂转移测试定于今年夏天结束。

美国宇航局在签署合同时表示,通过机上加油,美国宇航局的目标是开发“实现长期低温流体管理的技术,这对于在月球上建立可持续存在以及实现载人火星任务至关重要”。

作为 NASA 阿尔忒弥斯 3 号任务的一部分,SpaceX 正在开发一种星际飞船,以便在 2026 年 9 月将人类送上月球。为了准备月球任务,SpaceX 预计将快速连续发射 8 到 16 艘推进剂加油星际飞船进入近地轨道。每艘加油机将携带约 100 到 150 吨液氧和液态甲烷,并将与一个更大的燃料库对接。然后,轨道仓库将与载人登陆系统星际飞船连接,为其重达 1,200 吨的巨型燃料箱加油。加油后,星际飞船着陆器将继续前往月球的旅程。

SpaceX 为 NASA 的月球任务而开发的星际飞船因进展太慢而受到审查,但该公司最近在运载火箭方面取得了一些进展。 10 月,火箭的超重型 232 英尺高(71 米)助推器缓缓降落到一个特殊的发射塔上,发射塔将这辆巨大的运载火箭抱在怀里,完成了第五次试飞。 与此同时,星际飞船的上面级在印度洋受控溅落,完成了飞行。 对于 Artemis 来说,星际飞船上面级的载人着陆系统需要能够在月球表面进行精确着陆。

SpaceX 仍有一些工作要做,才能将星际飞船发射到轨道并停留在那里,更不用说将两艘飞船送入太空进行棘手的加油操作了。随着 NASA 努力实现其 Artemis 梦想,该公司面临着履行与 NASA 合同部分的压力,很难说星际飞船是否能在明年年初之前准备好交付。