【博評】William:星艦八射再炸 歐洲尚有希望?

2025-03-09 22:57:26 最後更新日期:2025-03-10 18:06:07
William Lam

現實中只是個小職員的軍武 / 科普愛好者

482024895 n編按:正在發射台組裝中的星艦第33號和第14號超重助推器,這是星艦第七射。(圖片來自連結)

 

完全體星艦第七射事故不足50日,星艦第八射即於剛過去的上星期五(香港時間)進行。這次項目照SpaceX所形容,還是取得相當大的成功,但剛投入試射的上面級星艦BLK 2型34號艦(Ship 34)還是照樣於衝出大氣層後沒多久失控。若果過去每次試射都「有進步」,那這次的進步似乎「有等於無」。馬斯克的測試哲學,是否在細節上出了些問題呢?

雖然馬斯克的火箭哲學是大量生產邊射邊驗證,且每次都有進步,比如今次即使回收夾也改成較短/輕且慣性較小的類型,冗餘頗多的巨大推進器雖然仍有發動機故障,但其他的推力已經足夠讓回收夾第三次被成功夾住,這麼強力的多聯裝助推器實在是重型載貨載人航天的一大利器。

 482024895 5回收夾改良過後第三次夾住超重型推進器,而且33台主引擎在兩台故障的情況下仍能順利減速並調整位置,可見可靠性已不低。不過星艦BLK 2的上面級今次還是沒進入重返大氣層階段,並炸成大堆人造流星,似乎今次沒有什麼「進步」了。(圖片來自NASA WATCH)

不過實際問題似乎出現在現時的星艦BLK2上,上次失控和今次失控似乎都是火箭脫離大氣層後推進器發生問題而停擺,最終火箭停機被迫自毀,而且很巧的是……事故發生的時間階段和七射相差不超過30秒(第七射引擎故障開始時是發射後7分39秒,第八射是8分04秒),即這兩個月的改良似乎並沒有成功,甚至可能根本未發現真正問題所在。

482024895 3由船上右舷直播鏡頭可看到星艦引擎部分突然噴出大量煙霧,之後星艦就不斷向前翻滾轉動多圈,資料圖亦顯示一個真空猛禽和三個猛禽海平面引擎頓時停機或失去訊號,最終由船上的終止飛行系統,星艦隨即解體並墜回大氣層。(YOUTUBE擷圖)

 

有指上次和本次事故可能源於引擎或燃料管道因未在地面測試時的共振,導致引擎管線承受不了而破裂,導致燃料氣體積存在底部空間中並引發爆炸,這可能比較合理,畢竟這時候也就只有火前全功率驅動才能引發強烈共振。不過需要留意的是,這個原因是上月底SpaceX對外公開的第七射事故早期報告中給出的猜測,亦即是說,直到第八發組裝前,SpaceX可能連事故真正原因都未能確認(或無法在實驗室中復現),這樣急逼的測試步伐,是否有些「為趕而趕」?

 

482024895 4由船上直播片段中可看到星艦上面級其中一個猛禽真空引擎(外圍一圈)已經燒蝕破損,當時距離事故發生只有一分鏡左右。另外在直播中心畫面中看到有監察人員翻看直播片段,見到疑似尾部引擎位置發生爆炸。由於船外直播畫面也見到星艦噴出碎片,有猜測指星艦上面級尾部引擎室位置已發生破裂甚至部分解體。(YOUTUBE擷圖)

事實上,SpaceX所採用的「邊實驗邊射邊改進」方式,加上特意簡化的火箭結構,都有助於減低成本和累積發射數據,但發射間隔似乎也愈來愈低,由最初的7個月降似到1-3個月,是否也好像太快?要知道部分空難的原因排查有持可達一年甚至兩年,飛機試飛早期都不會那麼頻密,火箭也是複雜系統,一有事故想在一個月內完全排查都有困難,更何況加上找出並實施解決方法?

482024895 7馬斯克聲稱要在明年把星艦射到火星上(是否直接砸下去撞在火星上,他沒說),不過到現在為莫講突破第二宇宙速度了,連入軌尚還未造到,加上要進入轉移軌道還需要加燃料,我完全不知星艦要怎樣進入地火轉移軌道就是。(圖片來自連結)

 

另外需要留意的是,全箭測試在23年開始,測試期還未算長,但星艦的測試工作已經進入第七個年頭,至今還未做到真正入軌,內部仍是空殼,沒有駕駛室、居住區和任務載荷區,同時軌道加油測試現在也未開始,這裏已不講星艦的真正完全體其實是更長的BLK 3(中間還可能有個BLK 2.5),而且同樣超重推進器的BLK 2和BLK 3都還未升空。即使星艦在兩年後進入可堪用狀態,基於各種設施測試和軌道加油系統尚在發展,2030年前是否能用來登月,還是言之尚早的事。

47357A 1左圖可見星艦1至3代四個型號,由設計圖及火箭載荷艙頂部照片可以看到2型不但比1型長一點,而且鴨翼翼形也改變了,隔熱材料的佈置位置也明顯不同,甚至乎在內壁上也完全是兩回事,原型的BLK-1內壁還有許多衍架結構,但到BLK-2已幾乎換城類似加強筋的縱式結構,且根據一些說法,這種結構除更輕更穩固外,還有助提高散熱效果。(圖片來自YOUTUBE截圖連結2)

與中美兩國由1月底至今新火箭測試都遇上挫敗相比,一般相信航天技術進度已遠被拋在後頭的歐洲,卻迎來喜訊,阿里安6號新火箭第二射終於發射成功。阿里安6其實是阿里安5型的次世代改良型,很多子系統承襲自5但有所改良(例如主引擎仍然是火神引擎系列),或者把現役歐洲輕型火箭織女星的硬件挪用(例如P120C引擎就來自其第一節火箭。不過在最重運力的情況下,比阿5還重80噸,運載效率似乎比較差。

 阿里安6號第二射片段,發射時間為上星期六(香港時間),上一次試射算成功大半,但上面級第三次點火重返大氣層時沒有成功。

 

不過阿6的優點似乎在於成本效益。阿5就是一支重型運載火箭,而且一箭兼任中型和重型發射任務,或者等到中小型衛星訂單滿了才發射,發射彈性不高。由於整備需時,一年的發射極限為7次,一次發射價格更需要1.5-2億歐元。阿6也基本只發展一型火箭,且第一節引擎和阿5 ECA基本相同,但總推力可透過裝上多少發P-120C助推火箭進行調校,只裝兩枝時就只是中型運載火箭(阿里安62型),用上四枝才算重型火箭(阿里安64型),彈性較大;更重要的是成本:62型的發射價格只有阿5的一半,64型也只有阿5的75%,而且因為整備較簡單,一年的發射次數可達到11次,同時也改變了歐洲太空發射計劃的遺憾—超過20年時間缺乏中型運載火箭載具,讓發射競爭力幾近崩潰。

482024895 72阿里安6號比較特別,主要零件就是第一節芯級和第二節上面級,以級兩種可供選用的整流罩(視乎載荷大小而選用),真正增加載荷重量的方法在於選配多少個固體燃料助推火箭,無論選什麼整流罩,都可以選用兩或四個固體燃料火箭,而且將來改進運力也可選擇發展更大型的助推火箭,理論上不需改進本體結構或使用新硬件。(圖片來自連結1連結2)

 

不過基於阿6火箭並沒有像當初的規劃般採用可回收概念,其成本就算怎降,到現在都已無法和SpaceX競爭,只能靠發射歐洲自己的載荷保持能量(阿6的優點其實是載荷艙非常大,不過很少有大型衛星需要這麼巨大的運載空間就是)歐洲運載火箭的未來將會以本型為基礎進行發展,首先是更重運力型號的阿64型,改用更大的助推火箭和改進型的二級火箭可直接增加兩噸推力;其次,歐洲也在規劃利用阿6提供在軌加燃料服務,以推進更進一步的應用。不過規劃時打算將阿6第一節發展成可重覆使用的建議,早就給推到更後的型號去了。

4820248中國可重覆使用運載火箭-星河動力的智神星一號已經下線,估計6月前可發射,第二發開始測試回收降落。照現時進度而言,中國可在下半年或明年初實施首次回收火箭重用,智神星一號算是可能先拔頭籌的第一梯隊行列。歐洲的火箭製造商這樣老神在在,會否已經太遲?(網絡圖片)

 

歐洲可回收火箭的的未來嘛……現在的阿里安次世代計劃(Ariane Next)還在討論階段,暫時只確定用甲烷燃料,但這個預想中的阿里安7號會否於近期上馬,仍是個謎………

發佈於 博評
By 2025-03-09

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