SpaceX即將發(fā)射人類(lèi)歷史上最大、最強(qiáng)大的火箭,它的目標(biāo)是徹底重塑重型運(yùn)載火箭市場(chǎng)。
經(jīng)過(guò)多次迭代,星艦V3(Starship V3)終于要登場(chǎng)了。這枚火箭體型更大、動(dòng)力更強(qiáng),如果一切順利,它的首飛將對(duì)商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生顛覆性影響。
當(dāng)然,通往發(fā)射臺(tái)的道路并不平坦。去年11月助推器在測(cè)試中爆炸,今年4月猛禽3(Raptor 3)發(fā)動(dòng)機(jī)也出現(xiàn)問(wèn)題。但考慮到從V2到V3的技術(shù)跨越之大,這些挑戰(zhàn)也在意料之中。現(xiàn)在,SpaceX表示已解決主要問(wèn)題,計(jì)劃在北京時(shí)間5月21日早上6:30開(kāi)啟的發(fā)射窗口嘗試首飛。
在發(fā)射前,SpaceX公布了V3的一系列關(guān)鍵升級(jí)。以下是它能成為太空飛行游戲改變者的3大核心原因。
01
有效載荷能力大幅躍升
星艦V3的超重助推( Super Heavy)裝備了33臺(tái)猛禽3發(fā)動(dòng)機(jī),起飛總推力預(yù)計(jì)達(dá)到約8165噸(1800萬(wàn)磅),比上一代提升近10%。
星艦二級(jí)飛船則配備6臺(tái)同款發(fā)動(dòng)機(jī),總推力超過(guò)1497噸(330萬(wàn)磅)。
最直觀的提升是運(yùn)載能力:
星艦V2:近地軌道運(yùn)載能力約35噸星艦 V3:近地軌道運(yùn)載能力提升至100噸
這意味著,發(fā)射大型衛(wèi)星、空間站模塊、月球著陸器等重型貨物時(shí),需要的發(fā)射次數(shù)將大幅減少。長(zhǎng)期來(lái)看,單次發(fā)射成本攤薄后,每噸貨物的發(fā)射價(jià)格有望進(jìn)一步降低,許多過(guò)去“太貴而做不了”的任務(wù)將變得可行。
為匹配更高推力,SpaceX對(duì)助推器進(jìn)行了多項(xiàng)優(yōu)化:重新設(shè)計(jì)燃料傳輸管路,實(shí)現(xiàn)更快的同時(shí)點(diǎn)火;改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)艙尾部熱防護(hù),并將燃油、電力和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成得更加緊湊高效。
02
專(zhuān)為快速?gòu)?fù)用而優(yōu)化
SpaceX的終極目標(biāo)是一年發(fā)射數(shù)千次星艦,而V3的很多設(shè)計(jì)都直指“快速?gòu)?fù)用”。
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星艦V3首片柵格翼。重新設(shè)計(jì)的柵格翼尺寸增大50%、強(qiáng)度更高,用于飛行器控制的柵格翼數(shù)量從四片減少為三片,同時(shí)使助推器能夠以更高的攻角下降。
圖源:SpaceX
最顯著的變化是集成式熱分級(jí)系統(tǒng)。此前星艦采用熱分級(jí)(上層發(fā)動(dòng)機(jī)先點(diǎn)火,助推器尚未完全關(guān)機(jī)就分離),需要一次性防護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)保護(hù)助推器。現(xiàn)在這個(gè)防護(hù)系統(tǒng)直接集成在助推器上,減少了每次飛行后的耗材和維修工作。
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2025年8月14日,星艦V3助推器的首片柵格翼。
圖源:SpaceX
此外,V3助推器的柵格翼也全面升級(jí):
從4片減少到3片
每片面積增大50%,強(qiáng)度顯著提升
這些更大、更強(qiáng)的格柵翼能讓助推器更精準(zhǔn)地返回地球,為“筷子塔”機(jī)械臂捕獲創(chuàng)造更好條件。捕獲成功后,助推器幾乎可以立即進(jìn)入下一輪飛行準(zhǔn)備。
03
真正開(kāi)啟軌道加注能力
星艦V3將是SpaceX驗(yàn)證軌道加注(refueling)的主力型號(hào),這項(xiàng)技術(shù)對(duì)登月及更遠(yuǎn)深空任務(wù)至關(guān)重要。目前全球尚無(wú)任何機(jī)構(gòu)成功實(shí)現(xiàn)過(guò)。
NASA已計(jì)劃使用改進(jìn)版的星艦二級(jí)飛船作為阿爾忒彌斯登月著陸器,軌道加注是其中關(guān)鍵一環(huán)。
為此,V3 上層艙新增了四個(gè)對(duì)接錐和推進(jìn)劑傳輸接口,支持兩艘星艦在軌對(duì)接、輸液。此外,還增加了低溫推進(jìn)劑管理、微重力推進(jìn)劑液位精確測(cè)量(射頻傳感器)等系統(tǒng),確保燃料在長(zhǎng)時(shí)間太空停泊和轉(zhuǎn)移過(guò)程中保持穩(wěn)定。
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一幅藝術(shù)概念圖,描繪了在近地軌道上,星艦加油船(下方)向星艦燃料庫(kù)(上方)轉(zhuǎn)移推進(jìn)劑。
圖源:SpaceX
一旦軌道加注技術(shù)成熟,星艦不僅能飛得更遠(yuǎn),還能進(jìn)一步降低深空任務(wù)成本、延長(zhǎng)在軌壽命。SpaceX目前是全球最有希望在未來(lái)幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)這一突破的公司。
寫(xiě)在最后,從V2到V3,星艦完成了一次巨大的技術(shù)飛躍。首飛當(dāng)然存在風(fēng)險(xiǎn)這么大體量、這么高性能的火箭,歷史上每一次突破都伴隨著爆炸和迭代。
但如果 V3 的發(fā)射和后續(xù)飛行測(cè)試順利,SpaceX將真正打開(kāi)“低成本、大規(guī)模、可持續(xù)”進(jìn)入太空的時(shí)代大門(mén)。星艦不再只是一枚火箭,而是通往月球基地、火星移民、星際旅行的重要基石。
參考
[1]https://gizmodo.com/bigger-faster-stronger-3-reasons-why-starship-v3-will-be-a-spaceflight-game-changer-2000759198
[2]https://x.com/SpaceX/status/1955715300256616451
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