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星舰15飞开创历史:人类首次成功回收入轨火箭的上级!

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定装

北京时间14日凌晨00:16,马斯克的母亲梅耶在X上发了几张身穿宇航服,口咬土星五号火箭的定装/妆照:“我为今天这场令人兴奋的星舰发射穿好了衣服。你呢?”

以下时间都为北京时间。


前摇

星舰15飞的前摇有点久——22个多小时,共绕地球14圈。

11月14日06:47,SpaceX星舰第15次发射从得州星际基地2号发射台升空。火箭下级是B22——首次尝试回收的第三代助推器,飞船是铭刻有“别慌”(DON'T PANIC)字样的S42。



星舰第15次发射离架。@SpaceX。

助推器先完成了返场点火,按计划开始准备返场捕获。06:53,SpaceX解说宣布改为近海溅落、不再返回发射塔捕获。

06:54,超重型助推器B22成功溅落在近海水域,自爆解体。

视频:IGW

09:51,26颗V3星链卫星部署完成并入轨。

视频:Stellarix

14:23,马斯克发帖:“到目前为止,飞船情况不错”,“星舰现在大约每90分钟绕地球一圈”

14:24,他转发John Kraus的助推器改道照片,并回答了Everyday Astronaut关于为什么决定不回收助推器的问题:“助推器燃料略少。”


S42继续在地球轨道巡行。

22:30,他写道:“星舰目前正在完成环绕地球的14圈,随后将开始离轨,并尝试降落在星际基地。”

23:45,SpaceX称控制台和塔架已准备好捕获。


时间来到15日凌晨00:56,马斯克发布多条回复,详细解释为什么B22助推器的火焰看起来是绿色的,以及为什么放弃回收:

“是的,绿色火焰是由于再生冷却回路中燃料耗尽、铜被烧蚀,以及主燃烧室进入富氧状态(更接近化学计量温度)所导致的。

本次飞行中发动机性能略低于预期是原因所在。助推器本应在极少量推进剂残余的情况下着陆,因此解决方案是提升发动机性能与性能一致性(正通过猛禽V3.2推进),同时调整飞行软件,将MECO1提前约一秒,以确保有足够推进剂用于返航点火和着陆(改动很小)。

这些早期飞船和助推器已被生产中或测试台上改进设计所超越,因此此次助推器损失不会改变我们实现大批量、完全可重复使用星舰飞行的时间表。”

“下一枚助推器已几乎准备好发射,但失去发射塔或发射基座可能会让我们损失2到3个月。”

“一如既往,初步结论往往在某种程度上是错误的。需要对飞行遥测进行全面审查,才能得出高概率的最终结论。”


2:18,马斯克心情很好,他点评了DogeDesigner贴出的SpaceX第一张全员合影:“确实,那张照片展示了2002年SpaceX整个公司的所有人!汤姆·穆勒和汉斯·科尼格斯曼,两位都是了不起的世界级工程师,昨晚来到了任务控制中心。见到老朋友真好❤️”


04:02,马斯克写道:“星舰离轨燃烧各系统正常。”

04:22,马斯克:“星舰离轨燃烧还有30秒。”

04:25,SpaceX通报离轨燃烧正常,星舰正按预定航向再入,计划约1小时后在星际基地捕获。

04:26,马斯克:“离轨燃烧正常。着陆燃烧还有53分钟。”

04:58,SpaceX通报:“星舰正在再入地球大气层。”


S42再入地球大气层。@SpaceX。

高潮

05:18,SpaceX通报星舰正在盘旋并进入最后进近,返回星城准备捕获。


42号飞船再入后做盘旋机动、进入最后进近。@SpaceX。

05:21,飞船S42飞回星城基地,塔架伸出双臂,稳如老狗的接住离家一整天的小宝贝。SpaceX宣布:“发射塔筷子夹臂捕获了星舰!恭喜SpaceX全体团队取得这一了不起的成就!”。

创造历史

马斯克发帖:“祝贺SpaceX的杰出团队!”


星舰第15飞成功回收S42的历史意义极大。⁠这是人类航天史上首次将轨道级火箭的上级从轨道返回、再入大气层后,由发射塔机械臂成功捕获回收。⁠

此前,SpaceX已多次成功塔捕超重型助推器,但上面级从未被塔捕过。

虽然本次未能实现“双级同时回收”(助推器未成功),但飞船回收本身已是史无前例的成就,标志着星舰从试验阶段向实用可复用运载系统迈出决定性一步。

另外,经过了狗血满满的一周后,终于有一些温暖人心的事情发生了!


图:NSF

为什么前摇那么久?

很多读者会问,为什么星舰15飞的高潮只有几分钟,前摇却这么长,S42需要绕地球约14圈?

在约275公里高度的近地轨道上,星舰绕地球一圈大约需要90分钟。在这一圈时间里,地球自转约22.6度,再加上轨道节点进动的小影响,地面轨迹会向西偏移约23°。因此,飞船每绕一圈,下方的地面就“错开”一大段。想从太平洋方向再入大气层,沿指定航迹飞回星城并被塔捕获,就必须等到轨道平面再次对准发射场。

按计划,大约需要绕地14圈(总任务时长约22.5小时),地面轨迹才会再次与星城对齐。⁠这是轨道力学的自然结果:圈数少了对不上回收点,多了则延长任务没必要。


@mickeywzx制作的第15次发射任务轨道模型,约14圈地面轨迹西移后对上星城


@light_spaceXSI在X上发布的第15次发射任务剖面可视化。可见飞船入轨后地面轨迹一圈圈西移,约飞行22小时后对上星际基地,并经过早期夏威夷、中期智利、最终夏威夷检查点。

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