当地时间1月23日,在马斯克的星舰测试与发射场,计划在三月份进行首次轨道发射的星舰火箭,完成了首次燃料加注测试(wet dress rehearsal test)。
星舰是马斯克设计制造的下一代重型火箭,它是两级结构,一级二级火箭合体后有120米高,直径9米。这也是世界上迄今为止最大的火箭。它在一级二级全部回收的情况下,可以将100吨的载荷送入近地轨道。星舰一级有6台猛禽火箭发动机,二级有6台发动机。发射时候,一级33台发动机全部点燃,产生7590吨的起飞推力,这也是航天历史上起飞推力最大的火箭,没有之一。
1月23日这次测试,模拟的是火箭发射前燃料加注的全部过程,一直到发动机点火前,全流程都和真正的火箭发射前一样。整个测试过程与发射前倒数一模一样,不仅对火箭进行测试,也对发射台的燃料加注等系统进行测试。这种测试的主要目的是为了找出潜在问题,提前解决。这个测试在其他火箭发射前也都会进行,叫做WDR(wet dress rehearsal test)测试,也有翻译成湿彩排测试的。
此次测试,围观群众发现出奇的顺利,中间没有见到有出现故障引起的测试停顿现象。这也难怪,作为世界上最大的火箭,星舰的路子都是自己去趟出来的,没有可以借鉴的对象。因此以前的测试总是磕磕绊绊。自从2018年spaceX在博卡奇卡村这个鸟不拉屎的海边沼泽地建设星舰工厂以来,星舰的制造和测试总伴随着各种问题。星舰的制造和研发就是一个测试、出错、改进、再测试的过程,技术快速迭代的后果也是充满着磕磕绊绊的各种问题。不过公司是马斯克的,他还是星舰的技术路线掌控者,他不怕失败,同时技术路线也是他拍板的,自然省掉了无数繁文缛节,加快了技术改进的节奏。
而且,马斯克也明确说过,他期待遇到问题,因为要制造前人没有做过的重型火箭,出问题是不可避免的。早发现问题早解决。即使是星舰的测试手段和测试流程,也需要他们自己去摸索和确认。在此次轨道发射之前,星舰的原型曾经进行过7次亚轨道发射实验,2次短暂离地几百米的“跳跃”飞行,还有5次十几公里高度的亚轨道发射测试,其中4次失败,其中一次星舰落地完美,结果过了一会发生爆炸,炸成了碎片。最后一次亚轨道发射在2021年5月才成功,这也是唯一一次飞行十几公里并降落后没有变成碎片的星舰。不过随着对技术掌握程度的深入,2022年下半年开始的发射台测试开始谨慎起来,特别是在发射台测试发动机涡轮泵引起可燃气体爆炸后,各种预防措施也多了起来。整个星舰的测试流程也趋于完善了。
早期星舰的“跳跃”飞行,像个大暖瓶飞上天
目前在发射台进行测试的星舰一级编号B7,二级编号S24,它们都分别进行了多轮测试,并且2022年,它们也都进行过发动机的静态点火测试。二者在此之前,也多次垂直组装在一起进行测试。1月23日这次测试,B7和S24的液氧和甲烷储箱被加注充满,一共加注了4860吨的液氧和液态甲烷燃料,用时大约90分钟。加注完毕后,火箭总重达到了5000吨,这也让它成为历史上最重的火箭,当年登月的土星五号火箭总重也才2800吨。
加注完毕后,spaceX花了四个小时小心翼翼地把液氧和甲烷泵出了火箭,这个过程需要非常谨慎,因为火箭本身是个像易拉罐一样的薄皮空心结构。火箭的储箱内必须加压,才能撑起来整个火箭重量。就像易拉罐里面有压力以后,很难捏动,但是开口以后就很容易捏扁了。整个火箭的燃料卸出过程必须保证储箱压力与重量均衡,不然火箭会被自己的重量压垮。
这次测试在被spaceX官方证明很成功。不过在燃料卸载过程中,星舰一级的甲烷泄压阀门打开,大量液态甲烷喷出。这证明了一级甲烷储箱出现了压力过高的现象。
在首次轨道发射前,星舰还需要经过多轮测试,其中最重要的是同时一级星舰B7下面33台发动机的静态点火测试。静态点火测试也是spaceX公司火箭的一种独特测试手段,模拟火箭起飞前的全部流程,一直到发动机点燃,但是发动机不会把推力增加到起飞推力。这次静态点火测试会不会再次把二级S24拆掉进行,目前尚不清楚。静态点火之后,发射台是否再次需要维修,而美国联邦航空委员会(FAA)也尚未给星舰首次轨道发射发放最终许可。
但是眼看着,星舰的首次轨道发射越来越近了。