星艦第五次試飛表演“筷子夾火箭”，這有多難？算是一個奇跡嗎？提問于2024-10-13回答 3 寫回答 回答 3  蔣院長講航天 2024-10-13科普領(lǐng)域創(chuàng)作者 大家好，我是中國軍轉(zhuǎn)民產(chǎn)業(yè)研究院的蔣鵬飛，我認(rèn)為馬斯克“筷子夾火箭”是SpaceX星艦第五次試飛中最容易出問題的任務(wù)，但也有可能創(chuàng)造航天史上的奇跡，這讓我都懷疑馬斯克用筷子怎么這樣好，難道他是中國人？開玩笑了，我認(rèn)為這一次馬斯克成功的可能性還是比較大的。  一、最有可能出現(xiàn)的問題 1、機械臂故障：如果機械臂在捕捉過程中出現(xiàn)故障或失靈，可能會導(dǎo)致火箭無法被穩(wěn)定捕捉或發(fā)生意外墜落。為此，SpaceX需要為機械臂配備冗余系統(tǒng)和備用方案，以確保在緊急情況下能夠迅速采取措施。 控制系統(tǒng)故障：如果火箭的飛行控制系統(tǒng)或機械臂的運動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可能會導(dǎo)致火箭無法正確返回或機械臂無法準(zhǔn)確捕捉。為此，SpaceX需要建立完善的故障檢測和應(yīng)對機制，以確保在故障發(fā)生時能夠迅速識別并采取措施。 2、天惡劣天氣：如強風(fēng)、暴雨等惡劣天氣條件可能會影響火箭的返回軌跡和機械臂的捕捉精度。為此，SpaceX需要密切關(guān)注天氣變化，并在必要時推遲發(fā)射或采取其他應(yīng)對措施。 人為操作失誤：如果操作人員在發(fā)射或捕捉過程中出現(xiàn)失誤，可能會導(dǎo)致火箭無法正確返回或機械臂無法準(zhǔn)確捕捉。為此，SpaceX需要對操作人員進(jìn)行嚴(yán)格的培訓(xùn)和考核，并建立完善的操作規(guī)范和流程。 二、星艦回收的難點  （一）捕獲系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 1、機械臂結(jié)構(gòu)與材料：為了在半空中夾住返回地球的超大型火箭，SpaceX需要使用一對長達(dá)36米、高18米的機械臂，這些機械臂必須足夠堅固，以承受星艦返回時的巨大沖擊力。同時，機械臂的末端需要裝備精密的對接裝置，以確保能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定地捕捉星艦。 2、運動控制系統(tǒng)：機械臂的運動控制系統(tǒng)需要高度精確和可靠，以應(yīng)對火箭返回時的各種不確定因素，如風(fēng)速、火箭姿態(tài)等。此外，控制系統(tǒng)還需要具備實時調(diào)整能力，以確保機械臂能夠在火箭返回的瞬間迅速、準(zhǔn)確地移動到預(yù)定位置。 （二）火箭返回過程控制 1、姿態(tài)調(diào)整：在返回過程中，火箭需要進(jìn)行精確的姿態(tài)調(diào)整，以確保其能夠以正確的角度和速度接近發(fā)射臺。這要求火箭具備先進(jìn)的飛行控制系統(tǒng)和姿態(tài)調(diào)整機構(gòu)。 2、引擎控制：在接近發(fā)射臺時，星艦需要關(guān)閉大部分引擎，僅依靠少數(shù)引擎維持垂直下降。這要求引擎控制系統(tǒng)具備高度精確性和可靠性，以確保火箭能夠在預(yù)定位置懸停并等待機械臂的捕捉。 （三）對接與緩沖技術(shù) 1、對接點設(shè)計：星艦火箭和機械臂之間的對接點需要設(shè)計得足夠堅固和精確，以承受火箭返回時的巨大沖擊力。同時，對接點還需要具備足夠的靈活性和適應(yīng)性，以應(yīng)對火箭返回時的各種不確定因素。 2、緩沖系統(tǒng)：為了減輕火箭返回時對發(fā)射臺的沖擊，機械臂前端需要裝備緩沖設(shè)備。這些緩沖設(shè)備需要具備足夠的吸收能量能力和穩(wěn)定性，以確保火箭能夠平穩(wěn)地降落在發(fā)射臺上。 三、如果成功馬斯克都可能封神了 盡管“筷子夾火箭”任務(wù)面臨諸多挑戰(zhàn)和風(fēng)險，但SpaceX在火箭回收方面積累了豐富的經(jīng)驗和技術(shù)儲備。通過充分的準(zhǔn)備和模擬測試，SpaceX有可能成功實現(xiàn)這一壯舉。  1、提升火箭回收效率：傳統(tǒng)的火箭回收方式通常采用降落傘和著陸腿等裝置來實現(xiàn)火箭的軟著陸。然而，這種方式需要較大的著陸場地和復(fù)雜的回收流程。而使用發(fā)射塔臂來捕捉火箭可以大大縮短回收流程和時間，提高火箭回收效率。 2、降低航天發(fā)射成本：火箭是航天發(fā)射中最昂貴的部分之一。通過實現(xiàn)火箭的重復(fù)使用，可以大大降低航天發(fā)射成本，推動航天事業(yè)的快速發(fā)展。 3、推動航天技術(shù)創(chuàng)新：“筷子夾火箭”任務(wù)的成功實現(xiàn)將推動航天技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。這不僅可以為未來的航天探索提供更加可靠和高效的火箭回收方式，還可以為其他領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新提供借鑒和啟示。 “筷子夾火箭”任務(wù)雖然面臨諸多挑戰(zhàn)和風(fēng)險，但SpaceX有可能通過充分的準(zhǔn)備和模擬測試成功實現(xiàn)這一壯舉，也一次成功的可能性非常大。這一任務(wù)的成功實現(xiàn)將具有重要意義，不僅可以提升火箭回收效率、降低航天發(fā)射成本，還可以推動全球航天技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。如有不同意見，請關(guān)注“蔣院長講航天”或者留言。 個人觀點，僅供參考 贊同 4 評論 1 收藏 4 分享  黃河邊兒 2024-10-13 SpaceX第五次試飛的關(guān)鍵點是：首次使用發(fā)射場的軌道發(fā)射塔進(jìn)行超級重型助推器的捕獲回收。如果成功，大家應(yīng)該會看到下面動畫的結(jié)果： 此次試飛，有以下幾個主要關(guān)注點。 首先，成功發(fā)射以后，啟動熱分離（第二次試飛已成功），助推器和上級火箭分離，同時部分助推器的猛禽發(fā)動機逐漸關(guān)閉。（已成功過） 接著，上級火箭的六個猛禽發(fā)動機啟動，繼續(xù)推進(jìn)；同時，助推器的33個猛禽發(fā)動機全部啟動，調(diào)整狀態(tài)，開始實施助推器的墨西哥灣濺落。星艦完成了一二級分離。（已成功過） 然后，助推器返航點火關(guān)閉（已成功過），同時分離掉熱分離的環(huán)形分離裝置（已成功過）。 之后，助推器猛禽發(fā)動機全部再次點火（已成功過），返回軌道發(fā)射塔進(jìn)行超級重型助推器的捕獲回收，這是此次關(guān)鍵點（注：第四次試飛助推器是在墨西哥灣濺落）。 同時，上級火箭在與助推器分離后，需要精準(zhǔn)進(jìn)入預(yù)定的軌道。這一步完成后，上級火箭會模擬釋放有效載荷，比如衛(wèi)星或其他貨物。雖然此次飛行并沒有攜帶實際的有效載荷，但會通過模擬測試火箭在軌道上部署載荷的能力。這也是此次試飛的亮點之一。 另外，此次試飛還要測試軌道加油技術(shù)，就是在太空中給火箭補充燃料，這對于遠(yuǎn)距離任務(wù)很重要。 然后，上級火箭會在6個猛禽發(fā)動機的加速下達(dá)到環(huán)繞速度，所以，關(guān)閉上級火箭上的猛禽發(fā)動機，繞地飛行。（已成功過） 最后，大約飛行40分鐘后，上級火箭進(jìn)入大氣層，重啟猛禽發(fā)動機，計劃在印度洋濺落。（第三次試飛，星艦在達(dá)到環(huán)繞速度后，重返大氣層的過程中失去信號，任務(wù)提前結(jié)束，第四次試飛算是成功過，有點瑕疵，因為星艦艦體損失了許多隔熱瓦，并且一個襟翼受損），所以，這一次還要重點關(guān)注隔熱罩性能，畢竟上級火箭將以受控方式重新進(jìn)入地球大氣層的過程中會經(jīng)歷高溫高壓。  此次星艦第五次試飛的重點關(guān)注信息如果一切順利，此次星艦試飛的過程如下圖。  星艦成功試飛圖示意圖，https://www./2024/10/spacex-starship-orbital-flight-test-5.html期待晚上的直播，祝一切順利。 個人觀點，僅供參考 贊同 20 評論 14 收藏 13 分享 17  光電科技君 2024-10-13 馬斯克真的背水一戰(zhàn)了，發(fā)布無人駕駛出租車股價暴跌的陰霾終于散去，就在同一天SpaceX宣布將在當(dāng)?shù)貢r間13日早晨7點第五次發(fā)射星艦，此前就有很多傳言馬斯克及SpaceX在給美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）施壓，加快審批過程。 實際上，就在上個月FAA還表示不會讓星艦在11月底之前批準(zhǔn)發(fā)射。但是SpaceX則加大了施壓過程?，F(xiàn)在光速同意發(fā)射，不知道是不是FAA內(nèi)部也比較傾向于特朗普與馬斯克這個組合在大選中獲勝的可能性。還是資本急眼了，順便做了幾個助推。 現(xiàn)在，F(xiàn)AA一反常態(tài)，不僅直接發(fā)布了星艦第五次試飛的許可證，還順手批準(zhǔn)了“星艦”第六次試飛的任務(wù)計劃。批準(zhǔn)報告里說明，星艦滿足亞軌道測試飛行的一切要求。 相比第四次試飛，星艦這次最大的亮點和看點還是用機械臂夾住助推器實現(xiàn)空中回收。也就是使用名為“機械哥斯拉”的機械臂幫助超重型助推器穩(wěn)定在發(fā)射架上。 馬斯克表示，這是“迄今為止人類制造的最大、推力最強的飛行物體，其推力是土星五號火箭的兩倍多。” 不少網(wǎng)友把機械臂稱為“筷子塔”，其實就是來形容要用筷子夾蒼蠅一樣的功力才能實現(xiàn)這個奇跡。 個人認(rèn)為，星艦的第四次試飛基本將一些短板問題都解決了，這次飛行測試之前，星艦、超重和發(fā)射塔的軟硬件都進(jìn)行了大升級，迭代速度還是很明顯的，至于成功率還可能是“不完全的成功或者失敗”。 這次使用“筷子塔”進(jìn)行超級重型助推器的捕獲回收其實很大膽，萬一夾不住就要比濺落在墨西哥灣危險得多。 使用航天基建捕獲返回的助推器，這一方式在航空航天歷史上尚無先例，展現(xiàn)了大膽的創(chuàng)新思維和探索精神，雖然風(fēng)險很大，但是也極具馬斯克的創(chuàng)新特色。 我們都知道“星艦”火箭總長約達(dá) 120 米，直徑約為 9 米。它主要由兩部分構(gòu)成，其一為超級重型助推器，擔(dān)當(dāng)著第一級的重要使命；其二是“星艦”飛船。第五次發(fā)射其實就真的在檢驗兩級火箭均具備重復(fù)使用的特性。因此我們在關(guān)注的時候，可以仔細(xì)看看“筷子塔”的表現(xiàn)。 除此之外，星艦第五次試飛還有幾個看點： 第一，熱分離；也就是發(fā)射后助推器和上級火箭分離，去年第一次和第二次試飛的時候，熱分離前后都以爆炸而告終。 今年3月第三次試飛獲得了成功，但是助推器在嘗試著陸點火后意外解體，飛船再入大氣層時失聯(lián)。6月份時終于實現(xiàn)了熱分離的完整成功。 第二，環(huán)形分離；經(jīng)過熱分離之后，助推器在嘗試著陸點火后意外解體，飛船再入大氣層時失聯(lián)。 上級火箭的六個猛禽發(fā)動機啟動，繼續(xù)推進(jìn)；同時，助推器的33個猛禽發(fā)動機全部啟動，調(diào)整狀態(tài)，開始實施助推器的墨西哥灣濺落。星艦完成了一二級分離。 第三，助推器回收；第四，濺落；如果這次助推器通過“筷子塔”回收成功，火箭成功濺落就算是100%成功了，但是相比第四次試飛，兩者都增加了難度，尤其是火箭進(jìn)入測試軌道之后，還要模擬“在軌加油”、“在軌部署載荷”的動作，又給星艦的試飛增加了很多不確定性。 總之，這次FAA出奇地迅速，背后到底是什么推動我們不得而知，但是希望馬斯克能夠成功吧，畢竟美國登月也好，探火也好，還等著老馬的火箭呢，“星艦”一日不成功，NASA就有理由說是老馬不給力。 現(xiàn)在的NASA全靠馬斯克長臉，其他真的不給力了，F(xiàn)AA也必須考慮這個問題。 |
|
|
