星舰又炸成火球!马斯克怼赢政府也赢不了科学规律

原创 Kbet365  2021-02-04 11:01 

星舰又炸成火球!用一台发动机就想着陆?马斯克怼赢政府也赢不了科学规律

2月3日凌晨,“钢铁侠”马斯克再次进行不锈钢火箭试飞。这次试飞的SN9号“星舰”采用了和上次SN8一样的飞行方案,从地面起飞后抵达10千米左右的高空,然后水平下落,在接近地面的时候改回垂直姿态,并试图软着陆。前面几个步骤都完成得不错,但是在最后阶段,SN9没能改回垂直姿态,歪着砸向地面,变成一团火球,还差点殃及附近的SN10号机。

[SN9落地爆炸]

我们曾经讨论过SN8所体现出来的“降成本”思想。SN9的飞行表明,马斯克在“降成本”这件事情上做得有点过分了。火箭在空中飞行,很容易受到气流的影响。特别是在接近地面的时候,发动机喷流所引发的地面效应,至今还是人类无法充分掌控的。这里需要特别强调一下,喷气式发动机,无论火箭发动机还是涡轮发动机,射流速度都超过了音速,这意味着巨大的动能。所以,不要说火箭的垂直降落,就算是AV-8B和F-35B的垂直降落,都是有很大风险的。要想平安落地,必须提供足够强大的姿态控制力矩和反推力,否则就没有安全运行。

或许有人会说,马斯克的“猎鹰九号”火箭不是已经实现了一级回收,并且技术成熟了吗?事实正是如此,我们对比一下“猎鹰九号”和“星船”的降落方案,就可以理解为什么说马斯克有点抠门过分。

“猎鹰九号”的一级火箭分离之后,要用小推力的冷气发动机调整姿态,把底部朝向地面。“猎鹰九号”的一级有9台主发动机,首先启动其中3台,逐步降低下落速度,进入大气层。然后打开栅格尾翼来稳定姿态。再下落一段时间后,把9台发动机全部打开。到距离地面8千米左右,打开4条支腿,向着陆场接近、降落。

看得出来,“猎鹰九号”的回收方案是力求稳妥的。即使如此,也遭遇了多次回收失败,才把控制方案调校成熟。最重要的是,在接近地面的地时候,“猎鹰九号”要打开全部发动机,把火箭当做一件易碎的瓷器,让它慢慢落到地上。

至于“星船”的回收方案,大家在视频中看得很清楚,整个降落阶段。它只开了一台发动机,试图利用它的摆动来同时提供反推力和控制力矩,实现垂直落地。如此狭窄的控制裕量,简直就是在开玩笑。即使SN10或者之后的什么“星舰”可以用这种方式降落成功那么一两次,也不能作为业务运行的火箭来使用。

[SN9降落过程中只开一台发动机]

如果要打一个比方的话,我们固然可以培养身材娇小的女孩,在平衡木上表演高难度的体操。但是,绝不可能把马路上的人行道修成平衡木那么窄。

美国联邦航空管理局(FAA)对这个问题看得很清楚。这个部门曾经多次拒绝批准“星船”的试飞计划。实际上,SN8的发射也没有得到批准。FAA发言人在2月2日公开表示:

“在2020年12月进行SN8试射之前,SpaceX公司寻求豁免,以超过联邦安全条例允许的最大公共风险。在FAA拒绝了这一请求后,SpaceX继续飞行。”

换言之,SN8是马斯克违法发射的。但资本的力量如此强大,FAA作为一个美国联邦政府部门,一个可以对航空公司、民航机型号、航线和飞行员生杀予夺的执法局,竟然拿马斯克没有办法,反而被马斯克在推特上狂怼。

1月28日,马斯克公开表示:“与飞机部门不同的是,FAA航天部门的监管结构已经彻底崩溃。他们的规定是针对每年从一些政府设施少量进行的一次性发射。根据这些规则,人类永远不会到达火星。”

其实,FAA不过是要马斯克把SN8的事故原因说清楚而已。但让人意外的是,最后让步的是FAA。该局在2月1日宣布批准SN9飞行,并且表示SpaceX“符合所有安全和相关的联邦法规,并被授权根据其发射许可证进行SN9的飞行操作。”

[起飞前的SN9]

事实证明,FAA的担心是对的。马斯克就算怼赢了联邦执法机构,也不可能怼赢控制论。铤而走险是一定会栽跟头的。

马斯克会不会在SN10上痛改前非,在降落阶段把三台“猛禽”全部打开,保证平安落地呢?他还没有公布自己的想法。这虽然及到修改控制方案的问题,需要一定的时间来仿真和测试,但并不复杂。只要他舍得消耗另外两台“猛禽”的使用寿命和多一点点液氧+甲烷,就可以做到。

如果他还是坚持用一台发动机着陆,那么,大家还是远远地围观吧。

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