第二代首艘星舰今天成功静态点火,为星舰第七飞奠定强有力支撑,进入倒计时阶段。

美中时间12月15日14:14(北京时间12月16日4:14),位于德州博卡奇卡星舰基地梅西测试场的新测试台,作为第二代星舰的第一艘飞船(编号S33)执行10秒级的全发动机静态点火测试。启动6台二代猛禽发动机持续点火约10秒。

▲SpaceX官方账号发布S33静态点火视频‍

从画面中可以观察到发动机喷流的不同形态,先是启动3台海平面版发动机点火,随后启动3台真空版发动机(RVac)点火,这种交错点火现象可通过火焰输出时间差来区分。这种设计既优化推进系统的整体性能,又降低了点火冲击带来的风险。

这次静态测试是S33首次试射,用来验证发动机性能以及推进系统的健康状态。S33仍采用经过多次实测验证的第二代猛禽发动机,这次试射成功测试了6台猛禽的推力输出、燃烧稳定性和耐久性。表明所用发动机在地面条件下已具备可靠的性能,降低飞行测试中因发动机故障导致失败的可能性。同时,燃料输送、点火系统、管路压力等关键子系统在静态点火中也得到了全面验证,有助于确保飞行阶段的稳定工作。此外,测试团队还会在静态点火过程中收集数据,例如燃烧效率、振动影响、温度压力分布等,将用于进一步优化星舰第七飞的硬件参数和飞行软件。一旦有任何小问题,通过这次地面测试可以提前修正,以减少飞行阶段出现不可预知问题的风险。

总之,S33成功静态点火,代表了第二代首艘星舰飞船的推进系统和结构设计通过了关键考验。这也是一周前12月9日超重型B14顺利静态点火之后,又一次通过了重要地面验证测试,为最早于明年1月11日星舰第七飞提供了坚实的硬件支撑和测试信心,大大提高飞行任务的成功率。这是星舰计划逐步迈向轨道飞行、实现可重复使用航天器目标的重要一步。


●星舰S33简介

编号S33星舰,属于第二代星舰第一艘飞船,为新一代测试星舰打造模版,将与编号B14超重型火箭堆叠,构成第二代测试星舰组合体,预计于2025年1月11日执行第七次星舰综合测试飞行(IFT-7)。

S33从2024年7月14日开始组装,8月23日完成,组装堆叠用时40天。比S31用时33天略长。10月26日转运至梅西测试场,随后接连进行3次低温加压测试。12月12日进行一次全发动机涡轮泵旋转启动测试,以检查涡轮泵和燃料流动系统的性能。12月15日顺利进行全发动机静态点火测试。


▲S31推进剂质量1200吨,S33推进剂质量1500吨 示意图来源@BingoBoca

●星舰S33重大升级‍‍

S33舰高52.1米(比第一代增加1.83米);直径9米(未变);干质量120+吨(比119.5吨S31略重);S33载荷空间约591m³(比S31约857m³缩减266m³,预计第三代星舰载荷空间将超过1000m³);S33推进剂加载量增至1500吨(比S31多出300吨);S33仍装配6台第二代猛禽发动机,最大推力1250吨,3台×海平面版230吨/台+3台×真空版258吨/台,每台猛禽真空发动机配备独立降液管,有助于提高发动机在轨点火的可靠性和精准性。

需待第三代猛禽量产后,才会用于第二代星舰。


▲第二代与第一代星舰前襟翼对比 照片来源@StarshipGazer

S33对比第一代星舰,还有多处重大升级:

①第二代首舰S33的前襟翼变得更薄更尖。具有更倾斜的形状,相比第一代设计不再保持底部与地面平行。厚度减小一半,质量更轻。并且铺设了更小块隔热片。前襟翼的气动外壳更薄,并具一体化的前沿盖板。襟翼基座变得更窄小。前襟翼整体向上向后移,更靠近头锥顶部和背风侧,这些改动目的是避免铰链处于高温等离子流中,有助于提高耐热性,从而提升飞船再入能力。

S29、S30再入时,前襟翼均有不同程度的烧蚀损坏。即将第六飞的S31,前襟翼同样采用旧款设计。测试团队期望S33新襟翼能够彻底解决前翼再入受损问题。


▲S33头锥特写 照片来源@Interstellar Gateway

②S33头锥顶部全都被隔热片覆盖(▲上图),比第一代星舰覆盖范围大。这是据悉前几次飞行收集数据和SpaceX内部模拟结果得出的优化措施,以更好保护星舰在再入大气层时的安全性。


▲S33四点吊装系统 照片来源 @StarshipGazer

③头锥吊装点减到4个(▲上图)。第一代星舰原有的6个顶端吊装点,被第二代新设计的4个较小吊装点取代。位于S33头锥顶端,用于头锥和货舱的初始堆叠。初始堆叠之后,SpaceX使用四点吊装系统来完成大部分组装操作,4个顶端吊装点由隔热片覆盖。并且在头锥上增加一个缓冲器,这样吊装更稳定,不会再像旧系统那样发生旋转和摆动。这种四点吊装系统比之前的两点吊装系统更加稳定。即使未来第三代星舰进一步增高,也无需提升塔架的高度。


▲S33挂载点位置 照片来源@Starbase Surfer

④捕获回收装置位置降低,且已经预装挂载点,验证其稳定性和耐热性(▲上图)。从S33开始,第二代星舰降低筷子挂载点位置,为了避开襟翼,便于筷子抓取捕获。


▲S33星链天线新位置 照片来源@Starbase Surfer

⑤星链天线被移至星舰左右两侧,相距180度,使用新的Starlink终端系统。


▲S33载荷舱门边框更加圆润 照片来源@Starbase Surfer

⑥载荷舱门边框更圆润(▲上图),而S31舱门边框棱角分明。


▲S33通用舱段使用更小隔热片(红框内) 照片来源@NSF@Jack Beyer

⑦通用舱段采用小型隔热片(▲上图),整体紧致,不易脱落,提高热防护性能。而S31使用通用隔热片。‍‍


▲S33尾部局部采用小型隔热片(红框内)照片来源@Starbase Surfer

⑧S33尾部区域隔热片设计进行了优化,一部分采用小型小型隔热片(▲上图),以提高抗热保护效率。另外,S33推力裙部增加了50%加固结构,而且使用了重新设计的通风孔,有助于更高效的气流管理,减少过热。


▲S33头锥内部新增环形支架 照片来源@NASASpaceflight @Jack Beyer

⑨S33头锥内部新增许多加固筋条,且筋条分布更均匀。头部推进剂贮箱(小型液氧箱和甲烷箱)布局被简化并且更紧凑。头部液氧箱直接整合在头锥结构中。下方则是头部甲烷箱,安装在环形支架上,支架同时容纳星舰需要的复合材料压力罐(COPV)。新的内部支架设计也为头锥腾出更多空间,用于货舱空间。这些头部贮箱还采用了新的集液设计,以保证推进剂更顺畅地流入传输管道。


▲S33新增两条管线 照片来源@Starbase Surfer

⑩S33背风侧新增了两条管道,用于将压力管线和电缆分离,以避免今年5月12日S31因气罐故障引发的电气火灾。此举能更好地保护系统安全。

S33亮相于世,代表从初代到更成熟的第二代星舰系统的一次显著跨越。SpaceX开发团队对热防护系统、推进系统、起吊系统、货舱设计、推进剂存储、软件系统做出多项升级改进,让星舰更稳定更高效,并且提高可靠性。这些调整不仅优化了新一代星舰的整体性能,也为明年高频次测试飞奠定了基础。


●星舰第七飞

测试背景:星舰第七飞作为第二代星舰的首次飞行任务,标志着SpaceX在星舰技术迭代方面的重大进步。第二代星舰是对第一代六次轨道级测试飞行的设计改进成果,主要特点是更高效、更可靠、更接近成熟版星舰的设计目标。

测试概况:

发射时间:计划美中时间2025年1月11日

发射地点:德州博卡奇卡星舰基地1号发射位

飞行时间:计划在发射后1小时完成再入及软着陆。

着陆区域:印度洋东部,靠近澳大利亚海岸的公海区域,与星舰第六飞、第五飞着陆区域类似,已获澳洲民航安全局(CASA)和美国联邦航空管理局(FAA)的批准。惯用这个溅落点已被多次批准,是一个成熟的目标着陆区。

飞行剖面:跨大气层轨道飞行,与第六飞类似的亚轨道飞行,可能达到近轨道速度,但不会全轨飞行(围绕地球轨道飞行一圈或以上)。采用半轨飞行能降低任务失败的风险,同时快速验证核心设计是否有效。采用全轨飞行需要更复杂的审批程序,而SpaceX选择优先推进发射频率而非复杂的全轨道测试。

测试重点:再验证超重型火箭原位捕获回收技术;测试超重型火箭从发射到回收全过程的改进措施;测试第二代星舰升级部分的性能(如内部结构、新襟翼、隔热罩、供料系统、发动机接口等);验证第二代星舰猛禽在轨点火能力;再验证第二代星舰再入能力(评估新襟翼耐热性;隔热片的耐热性、脱落率及受损程度;回收装置的稳定性和耐热性);再验证第二代星舰高精度着陆能力。

测试价值:第七飞是星舰技术演化的重要里程碑,成功与否不仅对星舰项目本身至关重要,测试数据和经验将为后续第八飞(计划首次尝试超重型、星舰双捕获回收)奠定坚实基础。还将影响未来更复杂任务(在轨对接、在轨加油、部署卫星、绕月飞行、无人登月)的技术应用。

通过此次测试,SpaceX旨在实现2025年开发目标:①加速实现星舰的可复用性设计(星舰系统双回收);②第二代星舰打好样本;③为全轨飞行积累经验;④向实现全年25次星舰飞行计划迈出重要第一步。⑤NASA深度参与将加快星舰测试进程,有望按计划推进在轨加油演示,并为2026年无人登月演示、首次载人登月任务奠定基础。


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