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从升空到爆炸:SpaceX星际飞船到底经历了什么

2020-12-23 12:41 作者: 来源: 本站 浏览: 28次 字号:

摘要:    (原标题:Space Xs Mars prototype rocket exploded yesterday。 Heres what happened on the flight)    作者 辰辰    出品 网易科技《知否》栏目组(公众号:tech_...

  

(原标题:Space Xs Mars prototype rocket exploded yesterday。 Heres what happened on the flight)

   作者 辰辰

   出品 网易科技《知否》栏目组(公众号:tech_163)

  太空探索技术公司SpaceX的首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)一直希望利用星际飞船将人类送往火星。周三下午,星际飞船原型SN8在德克萨斯州南部上空升空,这是该公司迄今为止进行的距地最高、风险也最大的一次测试。这次飞行测试的目的是帮助SpaceX收集数据,了解SN8在执行高空任务后如何重返地球大气层,并自行降落到一个精确的着陆点。然而,一切并不像发射火箭那么简单。

  星际飞船原型SN8升空后飞越墨西哥湾,在空中上升了将近5分钟的时间,然后转向返回发射场。SpaceX公司本希望SN8能够像猎鹰9号火箭一样精准着陆。

  

  然而,星际飞船原型SN8并没有完美地通过这次测试。在飞行测试的最后一段时间里,燃料系统的问题导致SN8撞向地面,并产生剧烈爆炸。但马斯克仍然把这次任务视为一次“胜利”。

  

 

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  马斯克在推文中表示,“燃油箱的压力在着陆燃烧时很低,导致着陆速度过高以及RUD,但我们得到了所需的所有数据!”。“RUD”代表“计划外快速解体”,通俗讲就是火箭发生爆炸。众所周知,SpaceX公司在火箭开发过程中常常遭遇严重事故。然而该公司坚持认为,这是收集数据最迅速、最有效的方式,这一方式使该公司有别于其合作伙伴美国国家航空航天局(NASA),后者更喜欢步步为营、慢条斯理的测试方法,而不是剧烈爆炸。

  虽然马斯克之前认为飞船原型完好无损的概率只有三分之一,但此次试飞比许多人预期的要好得多。

  在周三首次发射尝试中,SpaceX公司意外停止倒计时,重新为SN8加注燃料,随后将发射时间定在北美中部时间下午4点40分。此时距离SpaceX的发射窗口关闭仅有20分钟的时间。公司必须在美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration)批准的指定时间窗口内发射,以确保飞机或船只交通不会干扰发射。

  在给火箭加注燃料的过程中,可以看到大量蒸汽从SN8中溢出。SN8内部有着大量温度极低的液态氧,当过量氧气接触到温暖的空气时,就会让水蒸气凝结。由于飞船发动机在外太空运行时无法像在地球上一样从大气中获得氧气供应,因此必须自行携带氧气与飞船上的燃料相互作用,从而提供巨大推力。

  SpaceX的星际飞船用的是液态氧和甲烷。SpaceX之所以在设计上选择甲烷而不是一种火箭燃料RP-1,是因为理论上讲,甲烷燃料可以在月球或火星上生产。对于想要前往太空进行长途飞行的星际飞船来说,这是一种明智的选择。

  当倒计时归零时,SpaceX启动了星际飞船原型上安装的三部巨型猛禽火箭发动机。根据SpaceX网站的说法,每部发动机的推力是波音747发动机的六倍。

  随后,SN8离开发射台,开始在德克萨斯州南部上空飞行。

  发动机关闭

  升空不到两分钟之后,SN8的一部猛禽发动机就关闭了。由于SpaceX公司没有公布这次飞行测试的详细计划,目前尚不清楚是否一切正常。但马斯克在推文中表示,此次飞行测试的第一阶段已经完全按计划进行。

  大约一分钟后,另一部猛禽发动机关闭,仅留下一部发动机为SN8的飞行提供动力。近五分钟后,最后一部猛禽发动机关闭。

  SpaceX的目标是让星际飞船原型飞到距地4万英尺(约合12公里)或更高的高度,不过目前尚不清楚星际飞船原型到底飞了多高。

  在到达飞行路线的最高点之后,SN8开始翻转,调整航向,开始侧向下落。

  返回地面

  SN8的返回方式完全反映了马斯克在2019年9月的媒体活动中对星际飞船预定着陆方式的描述。他当时宣称,这是一种独特的操作,从外部可以看到飞船在空中向后俯冲,腹部指向地球,同时四个襟翼通过轻微调整以保持飞行航向的稳定。马斯克表示,这是为了模拟高空跳伞者在空中坠落的方式,而不是SpaceX的猎鹰9号火箭在着陆时采用的垂直降落方式。

  当飞船接近地面时,会重新点燃发动机,然后飞船会在着陆前迅速恢复直立状态。

  为了实现这一目标,SN8的猛禽发动机被设计成具备“万向节”(gimbal)和“节流阀”(throttle)等功能,可以自如调整每部发动机所释放的推力,使飞船在空中飞行时实现姿态的精确控制。SN8还有一个名为RCS的反应控制系统,这种安装在飞船外部的小型推进器也可以帮助调整飞船轨迹和姿态。事实上,在飞行测试中就可以看到这种安装在火箭顶部附近的推进器在不断作用。

  SN8的返回完全按这种方式进行。在着陆前不久,猛禽发动机全部重新启动,飞船调整着陆方向,接近指定的着陆地点。

  但是,由于最后一刻SN8燃料箱的压力问题,着陆并没有像预期的那样顺利。当SN8撞向地面时,一股巨大的火焰和烟雾迅速吞噬了一切。(辰辰)

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