SN6星艦原型機

SN6星艦原型機跳飛測試成功

“超重-星艦”距離首飛有多遠

近日，美國得克薩斯州博卡奇卡基地，太空探索技術公司的SN6星艦原型機完成繼SN5之後“SN系列”的第二次150米跳飛測試。整個測試時長不到1分鐘，SN6星艦原型機的起飛與降落控制較SN5更平穩。外界分析，這次跳躍測試的成功，標志著太空探索技術公司已基本掌握星艦依靠單台發動機的跳飛技術，為後續測試奠定基礎。

太空探索技術公司于去年展開相關測試。去年7月26日，該公司進行“跳躍者”首次不系繩自主跳躍，飛行高度約20米。一個月後，“跳躍者”完成第二次不系繩自主跳躍，飛行高度150米，飛行時長57秒。“跳躍者”作為演示驗證樣機，結構布局和制造工藝與“SN系列”星艦原型機有較大區別。相比之下，SN6星艦原型機更接近未來使用狀態，控制方案也更復雜。

星艦是美太空探索技術公司研發的新一代超重型運載火箭“超重-星艦”的第二級。“超重-星艦”未來將承擔該公司載人登陸火星、月球進行商業旅游的任務，是一型兩級、完全可重復使用火箭，由芯一級超重火箭和芯二級星艦飛船組成，直徑約9米，高度約124米，質量約5000噸。其中，芯一級超重火箭為助推器，高72米，總重約3500噸，推進劑加注量約3300噸，采用28台“猛禽”發動機，總推力約7000噸，規模遠超“土星五號”運載火箭。芯二級星艦為可重復使用有效載荷，高52米，總重約1350噸，推進劑加注量約1200噸。“超重-星艦”具備將100噸貨物運送至近地軌道的能力，將成為有史以來推力最大的可重復使用運載火箭。

此前太空探索技術公司已在“獵鷹”系列火箭上實現對芯一級超重火箭的可重復使用，目前研發重點集中在星艦飛船上。作為芯二級，星艦比芯一級超重火箭的再入速度快，返回後僅需少量翻修檢查即可再次發射，因此對熱防護系統提出極高要求。星艦結構使用不�鋼材料，並采用主動冷卻技術。不�鋼材料雖具備較高的耐熱溫度和較好的高低溫性能，但密度較大。因此，如何滿足結構輕質化要求，成為星艦研發面臨的難題之一。從“跳躍者”到“SN系列”，太空探索技術公司不斷改進工藝，終于迎來SN5、SN6星艦原型機測試成功。在此基礎上，該公司將繼續試驗，對不�鋼材料特性進行驗證。另外，SN8星艦原型機也基本完成組裝，有望首次裝配3台“猛禽”發動機，挑戰20千米高空飛行。“超重-星艦”芯一級超重火箭目前也已開建，計劃在未來兩個月內進行低空測試。

隨著星艦項目不斷取得進展，距離“超重-星艦”首飛還有多遠？目前仍很難說。盡管2023年“超重-星艦”的環月飛行船票已售出，但擺在太空探索技術公司面前的困難仍不少。首先，芯一級超重火箭的建造工作剛起步，底部28台發動機對火箭設計、測試等工作提出極大挑戰。歷史上只有蘇聯N-1運載火箭采用30台發動機，但4次發射均告失利。其次，要想實現“超重-星艦”任務模式，必須進一步提高結構效率，特別是星艦部分。然而，由于對不�鋼作為艦體材料的經驗缺乏，使相關測試挑戰性極大。再次，目前世界上除航天飛機外，沒有從軌道返回並重復使用的飛行器，星艦模式雖與航天飛機有所區別，但難度依然存在，未來能否實現低成本、快速重復使用，尚需拭目以待。