
@Steed的围脖:星舰终于绕着地球飞完了一整圈。
在此之前,这枚全世界推力最大的火箭已经试飞了13次。每一次,SpaceX都故意让它差一口气:上面级冲到太空,速度却刻意压在入轨所需的数值以下。这样一来,地球引力会在它绕满一圈之前把它拽回大气层。
美国东部时间9月28日早上,第14次试飞终于把这口气补上了。
补这口气只用了19秒。不过在点火之前,SpaceX的飞控团队差一点就放弃了。
火箭从美国得克萨斯州的星舰基地(Starbase)升空。星舰基地是SpaceX的私人发射场,就在美墨边境北边。全箭高124米,底部33台以甲烷为燃料的猛禽发动机同时点火,推力最大约8000吨,足以把这座40层楼高、灌满推进剂的“铁塔”推上天。
火箭一路向东,冲破音障,钻进平流层。随后,下面一级的超重型助推器与上面一级的星舰分离,在高空急转掉头,飞回得克萨斯海岸,几分钟后在星舰基地外的墨西哥湾受控溅落。
星舰则继续往上爬。升空8分多钟后,它关闭了发动机。到这一步为止,它飞的路线和前几次试飞一模一样。
接下来是新动作:重新点燃1台发动机,把速度补足到入轨所需。飞控团队只有几分钟时间决定做不做。
麻烦出在发动机上。星舰上面级一共有6台猛禽发动机,上升途中有1台提前熄火,另外5台只好多烧一会儿来弥补。超重型助推器也有两台发动机出了故障,1台在发射时,1台在返航途中。
有那么一小段时间,局面看起来要按老剧本走:放弃入轨,让星舰像以前很多次那样滑行,最后坠入印度洋。SpaceX直播解说员丹·休特(Dan Huot)一度在直播里报告,任务团队准备取消入轨点火。
谨慎是有原因的。星舰重约100吨,一旦进了轨道却回不来,就可能失控坠落,砸到哪里没人说得准。想要安全回家,星舰必须在轨道上再点一次火,给自己减速,这叫离轨点火。休特说,工程师这次的计划“极其保守”,只有确信负责离轨的核心系统靠得住,才会冒险入轨。
团队最后拍板:干。
原因在发动机的布局上。星舰那6台发动机分成两种:外圈3台是真空版,喷口更大,专门在太空里用;中间3台是海平面版,可以转向调整方向。入轨和离轨都要靠中间这3台。坏掉的那台不在这3台里,工程师排查完中间3台,确认它们没问题。
被选中的那台发动机表现无可挑剔。它重新点火19秒,给星舰加了大约每小时330千米的速度,只占总速度的1%出头。就是这最后一点零头,让星舰摆脱了掉回地面的命运,稳稳进入了约276千米高的轨道。
休特说:“我们多花了点时间,多加了点戏剧性,但我们确认了中间3台发动机没问题,完成了我们有史以来第一次入轨点火。这是个巨大的成功。”
进了轨道,星舰肚子里的货物才算有了用武之地。
它这次带了26颗第三代星链卫星。星链是SpaceX的卫星宽带网络,靠成千上万颗低轨卫星给地面提供上网服务。从2019年到现在,SpaceX用猎鹰9号火箭已经送上去了1.2万多颗星链卫星。
第三代卫星个头太大,塞不进猎鹰9号的整流罩,只能坐星舰。每颗发射时重约2吨,配了更大的太阳能板和更好的天线。按SpaceX的说法,一颗第三代卫星能给整个网络增加每秒1太比特的容量,是猎鹰9号所发旧款卫星的10倍。以后一艘星舰最多能带60颗。
其实早在7月的上一次试飞,星舰就带过一批第三代星链卫星。可那次是亚轨道飞行,卫星放出来不久就跟着掉回大气层烧光了。这一回才是它们第一次真正留在轨道上干活。
放卫星的方式有点像糖果盒吐糖。这些扁平的卫星叠放在货舱里,由一套滑轮和缆绳把它们一颗接一颗推出舱外。SpaceX报告说,26颗卫星分离后全部联系上了。
它们落脚的轨道倾角只有30度,也就是只在赤道南北30度之间来回飞。这是安全规定的限制:星舰发射时不能飞越人口稠密区。等星舰飞得更熟练,佛罗里达州和路易斯安那州的新发射台也建起来,SpaceX才会把卫星送进倾角更高的轨道。
这批卫星等这趟车等了很久。航天咨询公司Quilty Space研究总监凯莱布·亨利(Caleb Henry)说:“据我所知,它们一直放在得克萨斯的一个仓库里,因为卫星造好的时间比火箭早得多。”
普通用户暂时还感觉不到变化。SpaceX说这批卫星最快几周后就能开始服务,但亨利指出,在第三代卫星的数量上去之前,决定用户体验的仍然是老卫星。
SpaceX今年已经开始让猎鹰9号逐步退出星链发射。在佛罗里达州卡纳维拉尔角的发射排期里,已经没有星链任务了,只有加利福尼亚那边往极轨道发射旧款卫星的任务还会再持续一阵。
卫星放完没多久,SpaceX决定提前收工。
原计划这次任务要飞将近10小时,顺便测试星舰在轨道上长时间待命的能力。但考虑到上升段的发动机故障,飞控团队选择缩短在轨时间,直接离轨返回。
离轨点火顺利完成。星舰坠入太平洋上空的大气层,朝夏威夷以北飞去。那里是发射前就划好的备用落点之一,海上和空中交通都已清空。
再入过程很平静。星舰腹部朝下穿过稀疏的云层,隔热瓦扛住了约1430℃的高温。快到海面时,它把身子竖起来,做最后一次减速点火,精准落在预先布设的浮标镜头前。
从升空到溅落,一共3个多小时,是以往亚轨道试飞的3倍。
和预料的一样,星舰触水后翻倒,在一团火球中解体。7月那次它意外完整地漂在了海面上,这次没能复制那份运气。
这次飞行也暴露了一个老问题:最新一代的猛禽3发动机还不够稳。
猛禽3做了减重和简化,零件更少,推力更大。可用上它的3次星舰试飞,次次都出了发动机问题。5月那次,助推器和星舰各有1台发动机提前熄火;7月那次,好几台发动机在发射台上没能点着,发射在最后一刻中止,换了两台发动机、推迟一周才飞成。
SpaceX创始人马斯克在社交平台X上解释,猛禽3的改动大幅减轻了重量,也减少了可能泄漏的地方,代价是有些零件更难更换。他写道:“删零件听起来容易,实际上想清楚怎么删非常难,需要反复迭代很多次。”他还说,这台发动机内部的结构极其复杂,只能靠经过大幅改造的金属3D打印才造得出来。
发动机的毛病暂时拖不住星舰的脚步。美国联邦航空管理局(FAA)表示,这次飞行的一切都在批准范围内,不需要SpaceX做正式的事故调查。该局发布的近期重点任务排期显示,下一次星舰试飞可能在10月。佛罗里达州NASA肯尼迪航天中心的新星舰发射台也在调试,SpaceX希望年底前在那里发射一次。
SpaceX接下来最想做的,是让星舰飞回星舰基地,被发射塔上的巨型机械臂一把接住。这一招他们已经在超重型助推器身上成功过。不过星舰回来时要飞越陆地,必须先通过更多安全审查,确保不会威胁到沿途居民。
再往后,是更长时间的在轨飞行,然后是第一次在太空中给星舰加注燃料。NASA阿尔忒弥斯计划要让宇航员重新登上月球,这一步必须先做成。
