连续在着陆环节发生爆炸 美国“星舰”飞船原型机曾被叫停发射

央视新闻客户端 2021-02-06 17:04 28128

探索神秘的太空是全人类的梦想,但这个过程并非一帆风顺。北京时间2月3日凌晨,美国得克萨斯州博卡奇卡测试基地,“星舰”飞船原型机SN9进行最新一次10000米以上高空测试飞行,但在着陆时发生爆炸。SN9是由美国太空探索技术公司建造,用于火星探测以及未来的深空探测。那么究竟是什么原因导致了这次爆炸?我们先通过一个短片了解一下发射现场的情况。

北京时间2月3日凌晨,美国太空探索公司的“星舰”原型机SN9进行了一次高空试验飞行。 

SN9从位于得克萨斯州博卡奇卡地区的发射台发射,三台猛禽发动机同时工作。在顺利升空后,SN9飞行至大约10000米的预定高度,按计划调整飞行姿态,准备返回地面。不过,当它再次调整、以头部朝上姿态进入着陆程序后,却没能按计划重新启动两个猛禽发动机,其中一个发动机点火失败。火箭随即迅速坠落,在发射6分26秒后撞至地面、爆炸起火。 

在SN9发生爆炸事故以后,美国联邦航空管理局在一份声明中表示,将监督SN9“着陆事故”的调查。

什么是SN9发射和回收的理想飞行路线?

那么SN9的原本设想的飞行路线是什么样的呢,我们通过一张图来了解一下。

这张图是理想状态下对火箭测试发射和回收的一个全过程。火箭发射到1万多米的高空以后,发动机关车,到顶点的时候,它的姿态就趋向于水平状态。然后在水平状态下落过程中,火箭不断地调整姿态,最后接近发射场表面的时候,再进行火箭的反推点火工作,实现一个软着陆,而且是发射状态的垂直软着陆。

“星舰”原型机为何连续在着陆环节发生爆炸?专家分析

这个过程看起来很完美,但是实施起来却困难重重,就在去年(2020年)年底,美国太空探索公司的“星舰”原型机SN8刚刚进行了高空测试飞行,在着陆前一秒发生了爆炸。而这次SN9,也是在着陆时发生爆炸。“着陆”对于“星舰”这一系列火箭来说,是个非常困难的环节吗?来听听专家分析。

军事专家 尹卓:我们说SN9它的设计就是要重复使用。那么要重复使用,说明你回收的要比较完整。那么所以它着陆的时候,需要它的两台主发动机点火。那么据美国人报道就是有一台没有工作。那么看来这里头很重要一个就是软件的操作问题。发动机没有点火,SN8也是姿态失控。SN8着陆的时候虽然爆炸了,它在没有着地前一秒钟爆炸。但是它本身姿态就是不正确的,本身就是斜的。按说应该把它姿态调整了。我们看这个图像,调姿的火箭发动机已经启动了,但是整个的姿态并没有完全调过来。 

特约评论员 宋心之:我觉得它在整个发射过程当中,一个就是它到顶点以后,火箭处于水平状态的时候。 它这个火箭不但是水平状态,而且是斜着朝下俯冲了一段,这个俯冲就会增大它的下降率,这是不正常的状况。应该是要不就保持标准的水平状态,要不就保持尾巴朝下,这个是它比较安全的状态。还有就是它在下坠的过程当中,我们看到好几次好像是脉动的火箭在启动,就是喷一下又停了,喷一下就停了。我觉得是姿态在调整,但是姿态调整的效果并不好。所以我觉得他在火箭姿态控制上,看来有挺大的问题。 

SN9曾被美国联邦航空管理局叫停发射

其实早在1月28日,SN9就已经准备发射了,但是却被美国联邦航空管理局突然叫停,SN9的命运比想象中要曲折。

据美国联邦航空管理局称,“星舰”原型机SN9原计划于上周进行试飞,由于美国太空探索公司违反了相关协议,试飞计划被紧急叫停。 

其实,“星舰”原型机在试飞前要还经历多项验证测试。这其中主要包括:环境温度压力测试、低温压力测试和静态点火测试。 

环境温度压力测试只是一次热测试,在“星舰”原型机的推进剂舱室中注入温和的氮气,主要是用于检查泄漏情况,验证推进剂舱室、气门、管道结构的完整性。 

接下来的低温压力测试是冷测试,注入低温液氮,这是为了确保“星舰”原型机可以在装载低温推进剂的条件下加压。 

而静态点火测试则是试飞前的一个重要环节,“星舰”原型机会被固定在发射台上,数台猛禽发动机会一起喷发。此前,SN9顺利完成了三台猛禽发动机的静态点火测试。北京时间1月7日,SN9的首次静态点火测试比预期更早结束,在一个星期后,SN9首次在一天内进行了三次静态点火测试。这三次测试都非常短暂,完成后也没有发生爆炸,其中两次仅仅间隔不到两个小时。

在完成了静态点火测试以后,“星舰”原型机才能进行试飞。 

连续静态点火测试 考验火箭多方面能力

从短片中我们了解到,SN9一口气完成了3次静态点火测试,静态点火是为了测试什么?SN8和SN9接连发生事故,会对SN10产生什么影响?

军事专家 尹卓:连续三次进行静态的点火测试,一个是测试火箭的可靠性。因为火箭主发动机是多次使用的。所以连续进行三次这种点火实验,就说明它可靠性很多。 我刚一发射了以后,完之后马上就回收,主发动机要在高温的状态下能够启动,低温的时候、常温的情况下,(发动机)马上就能启动,要测试这些数据是否可靠。所以它连续的多次点火,那么说明发动机要达到比较高的可靠性,它才能够拿去进行真正的火星探测。同时还有一个就今后它有载人的目标。那么载人的目标比一般运货的货运飞船他的要求又更高一些。 

SN10肯定要等SN9的实验结果,另外我们看“星舰”SN10旁边有个大的罐子,就比较矮这个罐子,大概多半是一个燃料罐。它还没有加注燃料,说明它没有进入到待发状态。

特约评论员 宋心之:这次连续出了两次(问题),等于8和9“星舰”全出问题了,那么10发射计划一定会推迟。先要把这两次事故原因都搞清楚,究竟是火箭点火有问题?推力没有达到预定的值?还是姿态控制有问题?还是两个都有问题。总之连续地出事故,这就是按我们航空界来说非常危险的信号。

(编辑 邵希炜)

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