高低温性能|“超重-星舰”距离首飞有多远
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SN6星舰原型机
【高低温性能|“超重-星舰”距离首飞有多远】近日 ， 美国得克萨斯州博卡奇卡基地 ， 太空探索技术公司的SN6星舰原型机完成继SN5之后SN系列的第二次150米跳飞测试 。 整个测试时长不到1分钟 ， SN6星舰原型机的起飞与降落控制较SN5更平稳 。 外界分析 ， 这次跳跃测试的成功 ， 标志着太空探索技术公司已基本掌握星舰依靠单台发动机的跳飞技术 ， 为后续测试奠定基础 。
太空探索技术公司于去年展开相关测试 。 去年7月26日 ， 该公司进行跳跃者首次不系绳自主跳跃 ， 飞行高度约20米 。 一个月后 ， 跳跃者完成第二次不系绳自主跳跃 ， 飞行高度150米 ， 飞行时长57秒 。 跳跃者作为演示验证样机 ， 结构布局和制造工艺与SN系列星舰原型机有较大区别 。 相比之下 ， SN6星舰原型机更接近未来使用状态 ， 控制方案也更复杂 。
星舰是美太空探索技术公司研发的新一代超重型运载火箭超重-星舰的第二级 。 超重-星舰未来将承担该公司载人登陆火星、月球进行商业旅游的任务 ， 是一型两级、完全可重复使用火箭 ， 由芯一级超重火箭和芯二级星舰飞船组成 ， 直径约9米 ， 高度约124米 ， 质量约5000吨 。 其中 ， 芯一级超重火箭为助推器 ， 高72米 ， 总重约3500吨 ， 推进剂加注量约3300吨 ， 采用28台猛禽发动机 ， 总推力约7000吨 ， 规模远超土星五号运载火箭 。 芯二级星舰为可重复使用有效载荷 ， 高52米 ， 总重约1350吨 ， 推进剂加注量约1200吨 。 超重-星舰具备将100吨货物运送至近地轨道的能力 ， 将成为有史以来推力最大的可重复使用运载火箭 。
此前太空探索技术公司已在猎鹰系列火箭上实现对芯一级超重火箭的可重复使用 ， 目前研发重点集中在星舰飞船上 。 作为芯二级 ， 星舰比芯一级超重火箭的再入速度快 ， 返回后仅需少量翻修检查即可再次发射 ， 因此对热防护系统提出极高要求 。 星舰结构使用不锈钢材料 ， 并采用主动冷却技术 。 不锈钢材料虽具备较高的耐热温度和较好的高低温性能 ， 但密度较大 。 因此 ， 如何满足结构轻质化要求 ， 成为星舰研发面临的难题之一 。 从跳跃者到SN系列 ， 太空探索技术公司不断改进工艺 ， 终于迎来SN5、SN6星舰原型机测试成功 。 在此基础上 ， 该公司将继续试验 ， 对不锈钢材料特性进行验证 。 另外 ， SN8星舰原型机也基本完成组装 ， 有望首次装配3台猛禽发动机 ， 挑战20千米高空飞行 。 超重-星舰芯一级超重火箭目前也已开建 ， 计划在未来两个月内进行低空测试 。
随着星舰项目不断取得进展 ， 距离超重-星舰首飞还有多远？目前仍很难说 。 尽管2023年超重-星舰的环月飞行船票已售出 ， 但摆在太空探索技术公司面前的困难仍不少 。 首先 ， 芯一级超重火箭的建造工作刚起步 ， 底部28台发动机对火箭设计、测试等工作提出极大挑战 。 历史上只有苏联N-1运载火箭采用30台发动机 ， 但4次发射均告失利 。 其次 ， 要想实现超重-星舰任务模式 ， 必须进一步提高结构效率 ， 特别是星舰部分 。 然而 ， 由于对不锈钢作为舰体材料的经验缺乏 ， 使相关测试挑战性极大 。 再次 ， 目前世界上除航天飞机外 ， 没有从轨道返回并重复使用的飞行器 ， 星舰模式虽与航天飞机有所区别 ， 但难度依然存在 ， 未来能否实现低成本、快速重复使用 ， 尚需拭目以待 。 （少谋）
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