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独家:星舰第一次发射失败的根本原因,马斯克可能真的太大意了!

时间:2023-04-26 03:13:21 来源:徐德文科学频道

马斯克SpaceX公司首次星舰发射已经过去几天了,星舰在32公里高处爆炸解体,碎片落入墨西哥湾,没有达成既定目标。

不过马斯克显然很高兴,SpaceX公司的员工,包括美国公众都很高兴,都在鼓掌欢呼,因为他们期望值很低,只要不炸毁发射塔,其他结果就是可以接受的了。

国内很多人也很高兴,庆祝星舰发射失败。


(相关资料图)

那么这次星舰发射究竟是如何失败的呢?

目前我还没有看到具体的原因分析,今天就根据我掌握的情况来分析一下。

我们可以看到的是,星舰在冲到30多公里的高空后,开始在空中折腾,最终冲到39公里高度,最终在降落到32公里时爆炸解体。

这中间发生了什么呢?

原来是星舰和助推器无法分离,为避免失控对地面造成伤害,地面控制人员引爆了预先放置在甲烷罐和液氧罐之间的炸药,甲烷和氧气混合后产生爆炸,让所有碎片落入了墨西哥湾。

但为什么星舰和助推器无法分离?

星舰的第一级助推器和第二级星舰之间的连接,和猎鹰9号一样,是采用了一种气动级分离装置,这和大多数火箭使用的爆炸螺栓是不同的。

根本原因就是猎鹰9号的下面级,以及星舰的上下级都是需要回收的,如果使用爆炸螺栓,可能会导致结构损坏。

虽然爆炸螺栓是最安全、最有效的分离方式,但对可回收火箭来说,显然是不行的。

所以猎鹰9号采用全气动级分离系统,以实现低冲击、高度可靠的分离,并可在地面进行测试。这是一个碳复合材料加固的铝制结构,上面还装有栅格鳍和反应控制推进器,用于重定向并引导助推器返回地球。

在猎鹰9号助推器的顶部有一个氦气驱动的气动推杆,气动级分离系统的锁止装置也是氦气驱动的,当它解除锁定后,气动推杆会启动将上面级推开。

星舰也是气动分离系统,可能与之类似,但没有什么资料。我看到的说法是,它类似于猎鹰9号上面级释放星链网卫星,通过火箭旋转的离心力将卫星释放出去。

而星舰和猎鹰9号似乎刚好相反,气动分离系统是安装在上面级,也就是星舰底部的,但它好像没有气动推杆,因为马斯克觉得连这都可以省了。

分离的时候解除锁定后,助推器下面可以转向的发动机会施加一个小幅但显著的旋转,可以有效地将星舰“弹开”,由于此时助推器燃料已烧得差不多了,星舰的重量比助推器重5倍,所以可以稳定地沿直线漂离助推器。

以上并不完全确定,因为能够找到的资料太少了,可能航天方面的专家更清楚一些,本文最后将附上英文原文。

下面就是猜测了:

由于星舰第一次发射时,助推器的推力并未全开,又有5到6台猛禽发动机没有工作——有消息称最后阶段已有8台未工作,所以星舰系统飞到30多公里的高度后,可能已不是在加速,而是在减速了,这时候星舰对助推器的压力会增加——助推器还在推,但整个系统速度减慢了。这就相当于你推着车上坡,平地上很轻的车,这时候对你的压力也会剧增。

这样锁定装置的压力就会增加,可能导致其无法解除锁定,而助推器的火箭又在旋转,因而就是我们看到的,星舰系统一直在空中挣扎,最终不得不引爆。

据说星舰的锁定装置已在地面测试了上千次,已经可以非常稳定地解除锁定,但第一次发射出现的这种情况可能谁都没有想到,所以导致上下级无法分离。

如果星舰能够及时脱离的话,虽然速度不够,但还是有可能靠自身推力进入太空的。

附原文:

Sidestepping decades of precedent, Musk says that Starship will have no separation mechanism at all. Instead, at some point during the design or testing process, Musk decided that a separation mechanism was entirely superfluous and that the same effect could be more or less replicated by using existing systems on Super Heavy. By using the booster’s gimballing Raptor engines to impart a small but significant rotation on the rocket moments before separation, Super Heavy could effectively flick Starship away from it – a bit like how SpaceX currently deploys Starlink satellites from Falcon by spinning the upper stage end over end and letting the spacecraft just float away thanks to centripetal forces.

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