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主题:π 日飞升:空叉星舰第三次试飞 -- fakeone

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家园 星舰二级的经历(3)

前面(2)说到78公里高度,直播镜头再一次被充满等离子体。这一次终于没抗住了。

48分44秒,视频信号再次中断。不过火箭状态信号还在。看来是星链天线或者直播镜头损毁了,箭体还没有全毁,毕竟和NASA数据通信卫星通信还没断。。

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直播镜头也转到演播室,两位空叉的主持人(还是帅哥美女吧,而且政治正确,女性加少数民族。。。)露出职业微笑。盛赞此次空叉试飞的巨大成就。。。还说希望星舰没有损坏,能恢复信号。这就不地道了,大家都看到星舰没控制住姿态,不断翻滚,不贴防热瓦的部分,屡屡面对大气磨擦,这回收是注定烧毁的结局。还希望能恢复纯属自欺欺人。。。

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这段时间主持人还拿出防热瓦样品。

有较平的防热瓦和弯曲的(比如机翼边缘处,必须曲面形状。)厚度大概一寸左右。

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对比航天飞机的防热瓦(大概3寸厚),星舰的防热瓦确实薄多了。

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从另外一个油管博主的视频截图。

较薄的防热瓦。

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安装面,由星舰上的金属突起帮助定位和固紧。(插入两个小洞)

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对应星舰表面的金属突起物,似乎是用弹力帮助抓牢防热瓦。

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对比星舰头部尖锥处的防热瓦,就厚多了,且是沾上去的。

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55分45秒,65公里高,星舰速度仍然在每秒7千米以上,数据不再更新了。

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大约10分钟后,空叉终于承认返回大气层测试失败。星舰二级坠毁。

最终空叉宣布成功的二级测试只有基本入轨成功和燃料舱之间在轨相互传输燃料成功。

想想空叉毕竟底蕴差了一点。当年航天飞机第一次入轨飞行,回收就成功了,NASA 也心大的直接上了宇航员,那可是航天飞机控制主电脑也就8086水平的时代。。。

前苏联的暴风雪航天飞机也第一次入轨就回收成功了(虽然比美国晚了约10年,第一次也谨慎的没上宇航员)

分析一下星舰二级为啥回收测试失败,总结就是姿态控制失败。

火箭/卫星/航天飞机等在太空或空气太稀薄不足以气动控制的高度主要通过姿态控制系统 RCS (Reaction Control System)

RCS 有“冷” “热” 两种方式。

“热”就是用小火箭发动机(一般用常温状态液体燃料和氧化剂,一旦接触就实现燃烧。)控制开关操作排气多少实现定位。

“冷”就是用压缩气体喷出产生推力。具有结构简单,安全等优点。缺点是推力小(现在的猎鹰九一级在高考就是用压缩氮气完成。确定是重(压缩气体瓶)和推力小。(压缩空气推动,比充是60秒左右。(毒燃料液体火箭发动机比冲是300左右。

美国早期(到阿波罗飞船)的姿态控制火箭

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阿波罗飞船上实装。装了多部,三轴转动皆看独立调节。

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航天飞机上的RCS 喷口,也是“多多益善”

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其实空叉倒是不缺“热”姿态控制技术。空叉载人龙上面有8个挤压式火箭发动机(“super Draco”),用压缩氦气把常温液体燃料和氧化剂挤压到发动机燃烧室,燃料和氧化剂接触即可点燃,产生推力,因为是液体发动机,推力大范围连续可调。兼做发射时逃逸火箭发动机,太空中变轨,姿态调整,飞船减速以重返大气层,多种用途。

Super Draco 火箭发动机,据说 3D 打印出来的。

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载人龙飞船上装机,2个一组,共8个。

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星舰最初也打算用小火箭做姿态调整用。

星舰一级上安装的“热”姿态控制系统。

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但是星舰用的是低温液体燃料和氧化剂(液体甲烷和液氧),在太空中不断蒸发。空叉就有大聪明说了,我们不要浪费这些蒸发的气体,直接引出就可以做姿态控制了。。。

于是就有了。看似好主意,但喷气量/推力取决于燃料数量,温差。。。不恒定,气蒸汽在管道中也可能重新凝结,导致喷气断供,推力丢失。

星舰一级上的“燃料蒸发型”姿控”喷口。被戏称“瑞士牛铃”形喷口。

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真“瑞士牛铃”还真有些象。

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星舰二级上的喷口

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总之,星舰上的独门冷姿控系统喷口少且不同方向上控制还有耦合。。。

是不是它们就是星舰二级不能停止翻转的原因,空叉是否会换回“热”姿控,还要拭目以待空叉以后的发射测试了。(第三次试飞后,马斯克声称星舰本年内最多能再测试6次。。。。老羞成怒(?) )

无独有偶,星舰一级,在返回测试的最后阶段也出现姿态控制的问题,是栅格翼大小不合适,还是空置率不成熟,还是一二级热分离时被火箭喷焰损害?也要拭目以待了。

(事实上,空叉自己也承认星舰第一级的栅格翼根本没经过计算设计,只是简单的把当前猎鹰9一级的栅格翼每个放大10倍(重量),主打是测试中吸取经验教训。。。)

一级回收最后阶段,视频可见栅格翼大幅来回旋转,火箭姿态也震荡型摆动。。。

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总结,空叉一贯大胆尝试,在错误中吸取经验是空叉快速发展火箭的重要原因。

但这次多少在不该犯的地方犯错也够憋屈的。

通宝推:桥上,
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