就在德州博卡奇卡星舰基地建区十周年之际,SpaceX施展一连串拳脚,既是向过往致敬,更是向未来亮剑。
●第五枚星舰首度亮剑
当地时间即美中时间9月22日,是德克萨斯州博卡奇卡星舰基地建区十周年纪念日,尽管没有特别举动,但在此前后,SpaceX施展一连串拳脚,同样不失为一种特殊纪念。
9月20日超重型火箭B12、星舰飞船S30先后转运至发射场,随后B12加装热分离环(HSR);9月21日S30与B12堆叠,首度合体。意味着SpaceX第五枚星舰组合首次亮相。
9月23日,星舰测试团队对S30+B12组合体进行部分加油测试,大约加注1/4~1/5推进剂,让B12、S30液氧舱和甲烷舱外壁都出现了结霜现象。之后绝大部分推进剂被抽回地面燃料库。整个加注推进剂测试过程历时两个多小时。经过优化后的星舰第四飞,发射前加注推进剂只需40分钟。
第五枚星舰组合体超重型火箭B12+星舰飞船S30,属于第一代星舰(Starship V1),同样用于研发阶段快速迭代与技术验证。全舰高度121.3米,发射质量4800吨,加满推进剂质量4500吨,箭船干质量300吨。B12最大推力7590吨,S30最大推力1250吨。均采用第二代猛禽发动机,海平面推力230吨,真空版推力258吨,比第一代猛禽推力提升25%。
星舰第五飞(IFT-5)主要试飞目标:首次尝试使用机械臂捕获回收超重型火箭;进一步验证星舰飞船级的再入和着陆能力。星舰第五飞原定9月推出,由于以FAA为首的监管机构严重拖延审批时间,导致最早也要11月下旬才可能发射,大大延误本年度星舰测试进度。SpaceX原定今年试飞至少5次星舰。目前看来最多3次(IFT-3、IFT-4、IFT-5)。
正因为如此,SpaceX迅速亮出第五枚星舰,正是向监管机构施压的直接表现。先是SpaceX率先发文:Starship stacked for Flight 5 and ready for launch, pending regulatory approval.(星舰已为第五飞做好准备,等待监管部门批准)。紧接着马斯克追加一句:Starship is ready to fly!!(星舰准备好发射!!)言下之意,只差监管机构批准!!并且后缀两个感叹号!!
●多次升级筷子
既然星舰第五飞的首要测试目标是RTLS原位回收超重型,也就是首次尝试使用机械臂捕获回收超重型火箭,那么用于捕获的机械臂就是重中之重,硬件升级的重点。
星舰团队先是利用短尺寸原型机B14.1对机械臂(昵称筷子)进行多次测试,除了实际训练捕获程序之外,针对机械臂如何恰到好处地空中接住超重型火箭的挂载点,进行反复实测、升级硬件。
我们知道,使用机械臂捕获回收超重型火箭,唯一正确方式就是快速合拢机械臂,精准接住火箭的挂载点。而不是硬性夹住箭体本身,更不是空中截住栅格翼。如果采取这些简单粗暴地捕获方式,非但不会安全有效地回收超重型火箭,相反会造成不堪设想的后果。轻则箭体严重受损,无法复用;重则直接撞破甲烷舱,导致火箭爆炸。
为此,星舰团队针对机械臂进行多项加固和训练。采用新式缓冲装置(防撞器或称保险杠),使用压缩金属结构,而不是之前使用的泡沫或橡胶材料。这意味着星舰团队拥有更大把握,让机械臂缓冲器直接接住挂载点。摒弃了之前的保守思路:虽然使用泡沫或橡胶材料可以起到更好缓冲效果,但同时降低了接住挂载点的精准度以及箭体姿态的平稳度,从而使得捕获过程变量太多,变得不可控。
相反,只要每次实测都能有效、逐步提高机械臂接住挂载点的精准度,星舰团队迟早能全面掌握空中捕获回收——这个看似科幻级技术。
●全面加固发射A塔
星舰团队还对现役的星舰发射A塔进行加强升级。比如对发射塔的第一节塔段新增更大的支撑金属板,这些支撑板有助于加强斜交叉横梁与水平梁之间的连接稳固,很可能是为了防止捕获超重型出现意外可能对发射塔造成损坏。
再比如,对星舰飞船级快速断开补给臂(SQD)添加了一个挡板。这样在超重型火箭收回后,可以让SQD靠在这个保护装置后面,以免受到火箭发动机排出的高压气流损害。
这些硬件升级一再表明:SpaceX正在精心准备首次空中捕获尝试,并且在主要结构和关键部件方面进行加固防护,以确保安全避险、任务达成。
●不紧不慢在建B塔
尽管第二座星舰发射塔——B塔,今夏只用了41天就完全堆叠成型,这一速度远超德州星舰基地第一座发射塔A塔、佛州肯尼迪航天中心39A发射塔,但时至今日还远远没有达到正式使用的阶段。目前施工团队正在焊接所有塔段,并且浇灌大量混凝土。完工之后还需要安装机械臂的导轨,接下来再安装大型机械臂。这些工作预计将在今年底前完成。
除了安装捕获机械臂,还需要安装星舰飞船级快速断开补给臂(SQD)。不过,目前还没有迹象表明正在建造这一设备,SpaceX不太可能使用在佛州卡角罗伯茨路配套工厂建造的那个SQD,因为已经过时。一旦机械臂安装后,升降机也必须安装并且通过塔架重新布线。
与此同时,还需要兴建及安装一套完整的导流槽和发射台。所有的推进剂管道、地面配套系统管线、冷却水系统、自动灭火系统……都需要安装并连接到现有的油罐区。据估计,SpaceX大概还需要一年左右,才能全面建好星舰发射B塔。这意味着最早2025年下半场我们将有机会一睹「双塔齐竖双舰」的盛况。到时候,星舰也将步入快速试飞期,距星舰成熟期指日可待。