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美国“星舰”开展22小时试飞,助推器未能按计划返回发射场

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【文/观察者网 陈思佳】

当地时间11月13日下午,美国太空探索技术公司(SpaceX)重型运载火箭“星舰”实施第15次试飞。

这将是迄今为止“星舰”持续时间最长的一次试飞任务,预计将持续22小时。这也是SpaceX最雄心勃勃的一次试飞,首次计划让“超级重型”助推器和“星舰”飞船都返回发射基地,由发射塔机械臂实施“捕获”,完成火箭两个部分的回收。

然而,试飞任务开始几分钟后,SpaceX的计划就出了岔子,“超级重型”助推器并未按照计划返回美国得克萨斯州的发射基地,而是在墨西哥湾海域溅落。尚不清楚助推器未能返回的原因。

正在地球轨道上飞行的“星舰”飞船预计将于当地时间14日返回,如果一切顺利,SpaceX将首次尝试回收飞船。不过,美国媒体评论称,在助推器回收遭遇失败后,SpaceX将不得不降低对这次“最大胆测试”的预期。

助推器回收计划落空

美国中部时间13日16时48分(北京时间14日6时48分),“星舰”从得克萨斯州南部的发射基地升空。飞行过程基本按计划进行,“超级重型”助推器主发动机顺利关机,“星舰”随后完成热分离——在与助推器分离的过程中启动了自身的“猛禽”发动机。

完成级间分离后,“超级重型”助推器开始调整姿态,“星舰”飞船则继续向低地球轨道(LEO)进发。按照SpaceX最初的计划,助推器应该在发射约6.5分钟后返回发射基地,由俗称“筷子”的发射塔机械臂回收。

然而,从SpaceX的直播画面来看,发射后不久,回收助推器的计划就被中止,“超级重型”助推器没有按照计划返回得克萨斯州的发射基地,而是在墨西哥湾海域溅落并发生爆炸。这意味着,SpaceX希望完全回收火箭两个部分的计划已经落空。

尚不清楚助推器未能返回的原因。SpaceX通讯经理丹·胡奥特表示:“目前还不确定为什么我们没能把它带回来。”

美国有线电视新闻网(CNN)推测,“星舰”在此前的试飞任务中多次遭遇发动机故障,本次试飞表明,这些问题可能还没有全部得到解决。

SpaceX质量管理总监凯特·蒂斯称,“这当然不是我们今天希望听到的消息”,但助推器返回的过程“符合严格的安全检查”。

高约70米的“超级重型”是SpaceX为“星舰”研发的可重复使用助推器,配备33台“猛禽”液氧甲烷发动机。在先前的试飞任务中,SpaceX已三次成功回收“超级重型”助推器。

挑战首次回收飞船

助推器回收失败的同时,“星舰”飞船顺利进入距离地球表面275公里的轨道。当地时间13日晚些时候,“星舰”飞船完成26颗新一代“星链”V3卫星的部署,其中3颗经过改装的卫星搭载了摄像系统,用于拍摄飞船隔热罩状态,并将数据传回地面团队。

SpaceX此前还没有尝试过回收“星舰”飞船,相较于助推器,飞船的回收面临更大的挑战。法新社指出,飞船的高度更高,下落速度也比助推器快得多,还必须承受住再入大气层过程中的极端高温。

根据SpaceX的计划,本次试飞中,“星舰”飞船将绕地球飞行约14圈,持续22小时,预计将在美国中部时间14日15时17分(北京时间15日5时17分)返回发射基地。

SpaceX为“星舰”飞船设定了三个检查点,地面团队将在飞船飞行一定时间后,汇总所有数据,判断飞船是否处于良好状态。如果出现问题,地面团队可以选择让飞船提前返回地球,在海上溅落。

第一个检查点在发射后1小时27分钟,第二个检查点在发射后7小时15分钟,第三个检查点在发射后20小时41分钟。目前,“星舰”已通过前两次检查,SpaceX在直播中表示,此次任务有望成为迄今为止“星舰”飞行时间最长的任务。

如果“星舰”飞船在每个阶段都保持良好状态,SpaceX将在发射后21小时36分钟左右执行离轨点火,使飞船进入返回美国得克萨斯州南部的轨道。若飞船无法安全着陆,SpaceX还在墨西哥湾指定了一处备用溅落区。

SpaceX希望通过同时回收助推器和飞船,来提高“星舰”的发射频率,最终彻底取代现有的“猎鹰9”重型运载火箭。

SpaceX负责发射业务的副总裁基科·东切夫表示:“‘猎鹰’火箭仍然不能完全重复使用,每次飞行我们都会丢弃第二级。但对于‘星舰’,我们将能够回收第一级和第二级。”

不过,美国媒体指出,在助推器回收失败后,SpaceX不得不降低对本次试飞任务的预期。

美国登月计划会再次延迟吗?

这次试飞对美国重返月球的“阿耳忒弥斯”计划也至关重要。SpaceX正在开发“星舰”月球着陆器版本,用于将美国宇航员送往月球,但这一目标还面临多项关键挑战。

根据SpaceX的方案,载人“星舰”发射后必须在地球轨道上加满燃料,否则将没有足够的燃料抵达月球,这要求SpaceX实现在轨加注超低温推进剂的技术。

美国国家航空航天局(NASA)近期公布的时间表显示,预计SpaceX将在2027年初首次演示在轨加注推进剂。NASA局长艾萨克曼称,NASA和SpaceX正积极合作,NASA马歇尔太空飞行中心的专家正在帮助研发。

由于往返月球所需的燃料总量超出单艘“星舰”的运载容量,载人“星舰”可能需要在轨多次加注推进剂。美国航天专家认为,一次月球任务需要10到40次在轨“加油”;SpaceX首席执行官马斯克上个月则宣称,实际数字可能在6到8次之间。

NASA官员更认可马斯克的说法,但他们承认,在实际完成测试之前,无法确定最终数字。

美国政府已押注“星舰”,寻求在2028年之前完成一次载人登月任务,但越来越多的分析人士怀疑,由于“星舰”研发还面临许多挑战,它可能无法按照NASA规划的日程表投入使用。

今年3月,NASA监察长办公室在一份报告中指出,“星舰”在轨加注超低温推进剂是一项风险极高且极其复杂的技术。负责监督“星舰”开发的NASA官员认为:“在2028年登月期限之前,SpaceX正在开发的一些低温技术和能力可能还不够成熟。”

美国已在2022年11月完成“阿耳忒弥斯1号”无人绕月飞行测试任务,今年4月完成“阿耳忒弥斯2号”载人绕月飞行测试任务。

但后续任务的时间表已多次调整延宕,NASA已宣布,原定于2027年执行的“阿耳忒弥斯3号”任务将改为在近地轨道开展系统及运行能力测试。登月任务调整为“阿耳忒弥斯4号”和“阿耳忒弥斯5号”,计划2028年实施。

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