從爆炸中擷取成果的火星先驅 – SpaceX SN8

標誌性的成就,往往是由許多的辛苦與辛酸淬煉而成。不經一番寒徹骨,焉得梅花撲鼻香。然而,即使跨過了荊棘,走在平坦的道路上,還是可能會被絆倒,即使是已經有心理準備亦是如此。這也是SpaceX的星艦SN8太空船,在近期的測試飛行中,伊隆·馬斯克所經歷的過程。


SpaceX的星艦SN8太空船[1]

星艦是由SpaceX推出的下一代運載火箭,預計將代替獵鷹9號、獵鷹重型運載火箭以及天龍號太空船執行地球軌道上的任務。這個超重型運載火箭將由兩個主要部分組成,可重複使用的助推器級,以及攜帶有效載荷並可重複使用的第二級,此部分名為星艦。
兩個階段都被設計成完全可重複使用,兩者都將使用SpaceX早期開發的可重複使用的運載火箭技術,助推器可返回降落在發射架旁,而第二級太空船也將有能力返回到發射架附近。
除了地球軌道任務外,星艦在軌道加注燃料後,也可以完成地月轉移以及直達火星的任務。除此之外,星艦也具備自動化交會和對接操作與靈活的配件選擇。而為了加工的便捷性,星艦原型機採用廉價的不鏽鋼合金建造,可以降低建造與發射成本。


星艦與其他運載火箭大小比較[2]

星艦SN8太空船內部結構[3]

為了完整測試星艦的性能,SpaceX安排了一系列測試飛行任務。SN8是星艦第一艘全尺寸原型機,也是第一艘高空測試用的原型機,擁有完整的鼻錐罩和襟翼,可進行飛行控制。SN8用於測試3台可重複使用甲醇分級燃燒的猛禽引擎上升功率、機體襟翼、主儲存罐到頂部儲存罐的過渡以及著陸翻轉。
「SN8」中,「SN」代表序號,數字 8 則是指第八艘原型機。SN8目標試飛高度 12.5 公里,並測試一些複雜的動作,包括以腹部面對大氣層,在最後時刻再次點火並制動調整姿態,回到發射點。

星艦SN8太空船的三具主引擎[4]

12月10日,SN8進行試飛,任務開始時頗為順利,在飛行過程中不但通過調整3台發動機開關機時序和擺動方式控制艦體姿態與高度,還通過反應控制系統與翼面聯合控制,實現艦體姿態從垂直到水平、再到垂直,技術難度較先前的測試任務大幅增加。接近地面時,SN8調整姿態為垂直角度,引擎也逐一停止工作。
此時,SN8開始慢慢傾斜至與地表平行,試圖利用重力下降再利用推動器重啟,但在接近著陸點的時候速度太快,重摔著陸後爆炸。幸運的是,SN8上並沒有乘載任何人員,發射場也早在幾小時前就已清空。
依據官方宣稱,為保證引擎能正常重新啟動,SN8上增設兩個高壓槽,以提供引擎重新啟動所需壓力。此次事故正是因為其中一個高壓槽的增壓不足,使得最後著陸時引擎工作異常,進而導致著陸速度較快。


SN8測試流程[5]

SN8降落時爆炸[6]

雖然SpaceX事前已在官網發佈聲明,強調「此次測試成功與否並不是以完成所有目標來衡量」,「而是我們能夠學到多少。」而最後SN8也未能成功降落,但馬斯克依然宣稱已拿到所有需要的數據。相對於馬斯克的樂觀,星艦的研發進度其實有些落後。
遠征火星的種種不確定因素和火箭研製的重重困難,使得眾多評論家認為登陸火星無異於癡人說夢。但是,「火星夢」也並非完全沒有機會實現,畢竟打頭陣的是能跟鋼鐵人談合作的馬斯克。

文章參考來源:

  1. MISSION TO MARS Elon Musk plans to send humans to MARS in 2024 as billionaire SpaceX genius reveals timeline for colony (檢索日期2021/01/14)
    https://www.thesun.co.uk/tech/12642300/elon-musk-plans-for-mars-timeline-spacex/
  2. Elon Musk’s latest adventure (檢索日期2021/01/14)
    https://www.economist.com/science-and-technology/2020/12/03/elon-musks-latest-adventure
  3. SpaceX 放出官方影片讓我們一睹 SN8 試飛時的風采(檢索日期2021/01/14)
    https://chinese.engadget.com/spacex-starship-sn8-100039195.html
  4. SpaceX星艦火箭墜地爆火球 馬斯克仍歡呼(檢索日期2021/01/14)
    https://www.wealth.com.tw/home/articles/28933
  5. Starship development history (檢索日期2021/01/14)
    https://en.wikipedia.org/wiki/Starship_development_history
  6. SpaceX星艦火箭墜地爆火球 穆斯克仍歡呼(檢索日期2021/01/14)
    https://ctee.com.tw/news/global/384373.html

圖片引用來源:

  1. https://technews.tw/2020/12/10/spacex-starship-sn8-explosion/, retrieved January 14, 2021
  2. https://twgreatdaily.com/3UmGV3YB9j7PxaI7DTA-.html, retrieved January 14, 2021
  3. https://new.qq.com/omn/20200824/20200824A0CE6O00.html?pc, retrieved January 14, 2021
  4. https://www.universetoday.com/148357/elon-musk-shares-a-view-of-starship-with-three-raptor-engines-installed/, retrieved January 14, 2021
  5. https://www.humanmars.net/2020/11/spacex-starship-sn8-15km-test-flight.html, retrieved January 14, 2021
  6. https://www.tesmanian.com/blogs/tesmanian-blog/starship-raptor, retrieved January 14, 2021

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