【時事新聞】星艦最新進度

林彥興


不知道大家是否還記得星艦(Starship)四月底轟轟烈烈的首飛呢?這場試飛除了是一場太空迷的狂歡之外,也展示了當時星艦系統的多項重要問題。

舉例來說,首飛中星艦強大的引擎廢氣流,直接摧毀了發射台底下的水泥底座,並挖出了一個巨大的深坑。過程中揚起的大量混凝土,也對整個發射系統(發射台、推進劑儲存槽、管線等)造成相當嚴重的損壞。升空之後,多顆引擎也接連失效,最終使得火箭失控,啟動發射中止系統(FTS)試圖自毀。但雖然 FTS 成功啟動,星艦卻沒有立刻解體,反而還持續飛行了 40 秒之後才終於爆炸。

作為很可能是史上最具野心的火箭開發計畫,首飛失敗算是意料之中,重要的是趕快把發射台修好,並在下一次發射中記取首飛得到的教訓。那就讓我們一起來看看,過去三個多月 SpaceX 為星艦系統做了哪些改良吧!

從外觀上來說,整個發射系統最大的差異,當屬發射台本身的變化。為了避免發射台底部再次被火箭粉碎,SpaceX 打造了一片直徑超過 20 公尺的巨大水冷鋼板安裝在發射台底部。在引擎點火前數秒,SpaceX 會將大量的冷卻水藉由管線灌入鋼板中,並從鋼板上的噴口噴湧而出。一方面吸收震波與噪音的能量,一方面也為鋼板提供冷卻,讓鋼板可以承受數秒鐘的高溫炙烤,從而保護整個發射台的結構。

對於火箭本身來說,其實下一個要用於發射的助推器:超級重型助推器九號(B9)在四月的試飛前就已經大致完成。其最大的改進莫過於將原本由油壓驅動的向量推力控制系統改成電力驅動,並強化了引擎與引擎之間的防護,避免單顆引擎爆炸波及到旁邊的引擎,進而讓引擎連鎖失效。另外雖然從外觀看不出來,但 SpaceX 也強化了發射中止系統的破壞力,確保 FTS 一啟動就可以快速破壞整支火箭,才有可能拿到發射許可。

另外,SpaceX 也計畫在第二次試飛中採用新的一二節分離方式。原本的設計是當第一節火箭關閉引擎後,會旋轉整個箭體,用旋轉的離心力來讓第二節火箭分離。但這個方案現在已經被拋棄,下一次的試射中星艦將以「熱分離 Hot Staging」的方式分離,即在第一節尚未關機之前,就直接讓第二節引擎點火,用第二節自身的推力讓雙方分離。

目前,星艦發射台的修復與改裝已經大致完成,水冷鋼板也已經成功完成一次測試。而就在水冷鋼板測試完成不久,B9 就被送到發射台上,並完成了一次推進劑加注測試(如圖)。另一方面,與 B9 配合的星艦 SN25,也已經完成一次靜態點火測試。以短短三個月來說,這無疑是相當亮眼的成果。

但距離下一次飛行,SpaceX 還有很多準備工作要做。比如為了使用 hot staging,B9 的頂部需要額外加裝一個節間段來讓第二節的廢氣排出。火箭與發射台的問題全部處理完之後,還要進行箭體組合、靜態點火、濕彩排等測試。星艦下一次的試射什麼時候會到來呢?就讓我們繼續看下去。

留言