美國星艦首飛在即!這次回收嗎?有什麽關鍵點?如何優雅的看首飛?
大家好,我是zangxixi,熹天取經,今天咱們說說星艦首飛有何看點?時序、路線、每個階段咱們重點關注什麽?
先很簡單的說下星艦。總重大約5000噸,總高度120米,直徑9米,運力100到150噸。
下邊是超重助推,69米高,33台猛禽2發動機,推進劑裝載量3400噸,推力7590噸。上頭的星艦飛船,50米高,6台猛禽2發動機,其中3台是真空版,推進劑裝載量1200噸,推力1500噸。
這些數據意味著,它將是史上最大、最強火箭,比SLS的Block 1 高20米,比土星五號高10米。而土星五號的起飛推力是3400多噸,星艦是7590噸,差距明顯。
但是,馬斯克之前說過,首飛不會100%釋放推力,而是90%。那用7590噸乘以90%,經過極度複雜的運算,得出結果是6831噸,這基本是土星五號的2倍。
概括,就是家底很厚、推力很夠、人間巨獸,飛向宇宙!
下麵說說首飛的流程,以時間為序。
-2小時,會確認推進劑加注指令。
-1小時39分,超重助推開始加注液氧和液態甲烷。因為液氧-183度、液態甲烷-162度的低溫,大家會看到,箭體會發生明顯變化。按我老家的說法,那就是上霜了,箭體逐漸變白,成為大冰棍。
-1小時22分,星艦開始加注液態甲烷。
5分鍾之後,星艦開始加注液氧。
從加注開始直到發射前,大家都會看到火箭一直在冒煙,當然那不是煙了。這是低溫推進劑揮發和補加的效果,所有低溫液體火箭發射前都會有這種狀況。
-16分40秒,開始超重助推發動機冷卻。
-40秒,液態推進劑開始排氣。
-8秒,曆史時刻開啟,超重助推發動機點火。
8秒之後,時間來到0秒,星艦拔地而起。
超重助推發動機工作時間是169秒,所以2分49秒,超重助推發動機關機。
2分52秒,級間分離,這時候的高度大約是63公裏。
2分57秒,星艦點火。
大家能看出來,這裏也是采用冷分離的方式。之前介紹過,冷分離,是級間的連接部位先解鎖,下麵那一級自己製動減速、分開,然後上麵那一級再點火。SpaceX的獵鷹9,也是這樣。冷分離的優點,是分離衝擊載荷較小。但是,需要的分離衝量會比較大,分離時間也比較長,姿控係統失控時間也會較長,這對控製係統的精度提出更高要求。
超重助推分離之後,受控返回,但是並不回收。
3分11秒,超重助推回程點火。
4分06秒,回程關機。
7分40秒,濺落之前點火啟動。
8分03秒,超重助推停機,隨後濺落。
超重助推返回的過程中,星艦繼續飛行,工作到9分20秒關機。隨後,星艦將繼續飛行1個多小時。
按計劃,1小時17分21秒,星艦再入大氣層。
1小時30分,星艦飛船返回濺落。公布的時序裏,沒有星艦返回點火的動作,也就意味著之前搖頭晃腦、神龍擺尾的動作,很可能看不到,就是直接俯衝腹部拍水。
所以,這次首飛超重助推和星艦都是不回收的。
飛行路線什麽樣呢?
德州博卡奇卡星艦基地,一切從這裏開始,東偏南方向一路飛起,還備好了危險區域。
圖中有藍色和紫色兩個區域,藍色區域是正常飛行的情況下,超重助推濺落在墨西哥灣的危險區域。紫色的區域,是發射初期發生RUD,也就是計劃外快速解體的情況下,碎片掉落的危險區域。
隨後星艦飛船的飛行路線主要是在海洋上空進行,大陸區域比較少。穿越大西洋、非洲南部、印度洋、在太平洋上空再入大氣層,最後拍在夏威夷群島北部的海域。這一片也是美國的導彈試驗區,落到自家地盤。
這張圖中,正常情況下,夏威夷群島北部的藍色區域,是星艦拍海區域。綠色區域,是星艦返回出現解體的話,碎片危險區域。
首飛到底算不算軌道級試飛?
因為也有人在討論,這次首飛,到底算不算軌道級的。
亞軌道發射和軌道發射,是有些指標的。亞軌道發射,航天器要達到每小時6000公裏的速度,80或100公裏的高度。軌道發射,要達到每小時28000公裏的速度,也就是第一宇宙速度,至少200公裏的高度。
星艦這次首飛,速度達標肯定沒問題,高度的話,遠地點大約是250公裏,顯然從這兩點上看,是符合軌道級發射的指標的。
但是,飛行沒有繞地球一圈以上,也就是大半圈。差了點意思。
那這次首飛成功概率幾何呢?
馬斯克之前說過,星艦首次入軌試飛的成功幾率大約是50%,今年成功幾率是80%。而實現完全、快速的複用,可能需要幾年的時間。SpaceX在官網上公布飛行時序的時候,也專門加了一句話。成功測試不需要完成全部裏程碑事件,但完成的每個節點,肯定都會成為令人興奮的進展。