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星舰

2023-11-10 22:27| 来源: 网络整理| 查看: 265

星舰Starship Starship orbital flight test.png国籍 美国研发机构 SpaceX高度 120米直径 9米质量 5000吨级数 两级近地轨道载荷 150吨(回收)250吨(不回收)太阳同步轨道载荷 100吨+(500 km)同步转移轨道载荷 100吨+(需在轨加注)地月转移轨道载荷 100吨+(需在轨加注)服役情况 在研

星舰(Starship)是SpaceX研制的一种完全可重复使用的重型运载火箭系统,又被译作“星舟”。它由一级助推器“超重”和上面级“星舰”两部分组成,总高120米,直径约9米,是迄今全球最高、推力最强的火箭。[1]

星舰的设计目标是将人和货物送至地球轨道、月球和火星等,最终目标是带着人与货物前往火星并建立基地。在完全回收的情况下,它拥有将150吨货物送入近地轨道的运载能力。[1][2][3]

星舰是第一个完全可重复使用的运载火箭,其完全可重复使用特点使它的发射成本大大降低,甚至低于猎鹰9号;它的回收更加快速,能提高发射频率。因此,星舰会使单位质量发射价格大幅降低,适合被用于执行地球轨道卫星发射、载人航天任务和月球探测开发任务。另外,它能在短时间内进行多次发射,以对已在轨且搭载着载荷的星舰进行燃料补加,从而拥有大重量载荷的深空运载能力。[1][3]

目录 1 基本信息 1.1 超重 1.2 星舰 2 发展历程 3 种类 3.1 测试版星舰 3.2 月球版星舰 3.3 火星版星舰 3.3.1 发射入轨 3.3.2 在轨加注 3.3.3 转移 3.3.4 火星大气再入与火星着陆 3.3.5 火星表面燃料生产 3.3.6 火地转移 3.3.7 地球大气再入与地球着陆 3.4 其他版本 4 测试记录 5 发射记录 6 参见 7 参考资料 8 外部链接 基本信息 超重

超重(Super Heavy)是星舰系统的第一级,高69米,搭配33台的海平面版猛禽2(Raptor 2 Sea-Level)发动机。猛禽发动机使用液氧/甲烷作为推进剂,采用全流量分级循环,每台猛禽能产生2000 kN(204吨)的推力。该发动机具备良好的多次点火能力,两次发射之间甚至不需要维护。

超重每次任务后都会返回发射场,且其没有海上着陆的计划。和猎鹰9号的一级相似,超重使用四个不锈钢的栅格舵控制姿态落点。在目前的方案中,超重将会被发射场的夹持装置(Mechazilla)夹住栅格舵。

星舰

星舰(Starship)一词也同时作为这个系统上面级的名字。它高度50米,搭配3台海平面版猛禽2发动机和3台真空版猛禽2(Raptor 2 Vacuum)发动机。星舰上面级将有在轨加注的能力,使得它能带着载荷前往深空。星舰将会与储罐版星舰对接来补充燃料。

星舰的隔热措施是在表面覆盖隔热瓦。与航天飞机的隔热瓦不同,星舰的隔热瓦是统一制作的。在再入大气层时,星舰有隔热瓦覆盖的一面向前再入,并保持腹部朝下。隔热瓦不是一次性的,但是是消耗性的。在整个星舰系统中,隔热瓦可能是唯一需要更换的部件。

未来,星舰部分会增长10米左右,也会增加3台真空版猛禽发动机。[4][5]

发展历程

2005 年 11 月,马斯克首次提出 BFR 重型运载火箭概念,其LEO有效载荷为 100 吨,由 Merlin 2 发动机提供动力。

2016 年 9 月 26 日,猛禽发动机原型首次在试验台上点火,这使得建造大型液氧甲烷火箭成为可能。几天后,马斯克在国际宇航大会上公布了星际运输系统(ITS),近地轨道运载能力300吨。

在2017年的IAC 上,马斯克提出了一个150 吨近地轨道运载火箭概念,再次使用 BFR作为项目名称。

2018 年 4 月,时任洛杉矶市长确认了在洛杉矶港建设BFR 火箭生产设施的计划。

2018 年 9 月,BFR 航天器经过重新设计,出现了两个前襟翼和三个可用做着陆腿的后襟翼。随后,日本富豪前泽友作与SpaceX签订太空旅游任务合同,将搭乘 BFR 进行绕月飞行。

2018 年 11 月,宣布了整个系统和第二级的名称“Starship”,以及助推器的名称“Super Heavy”。

2019 年 1 月,马斯克宣布火箭将由不锈钢材料制成。

2019 年 9 月,马斯克进一步详细介绍了下级助推器、上级控制其下降的方法、隔热罩、轨道加油能力以及火星以外的潜在目的地。航天器的后襟翼从三个减少到两个,Starship 的机身材料从碳复合材料改为不锈钢,因为它成本更低、熔点更高、低温强度高且易于制造。[6]

2020年3月,SpaceX在其官网上发布了STARSHIP USERS GUIDE v1.0版,请见星舰用户手册v1.0。

种类

根据目前的研发进展,星舰分为测试版星舰(原型机)、登月版星舰环月旅行星舰货运版星舰加油版星舰卫星平台洲际旅行星舰等多个版本。

测试版星舰

星舰的第一代原型机为星虫(Starhopper),第二代原型机(Starship No.X)简称为SNX或SX,X为编号。超重助推器(Super Heavy Booster No.X)简称BNX或BX,X为编号。

测试版星舰已建造(或测试)超过24台,已于2023年4月20日首飞。

月球版星舰

登月版星舰已获得NASA牵头的阿尔忒弥斯计划载人登陆系统合同,计划于2025年的阿尔忒弥斯3号实施载人登月

环月旅行版星舰由日本富豪前泽友作(Yusaku Maezawa,谐音:钱则有座)赞助支持。

火星版星舰 发射入轨

星舰-超重组合体将在星舰的轨道级发射台进行发射,发射台旁边有勤务塔,负责成员出入和燃料运输。点火时,超重底下的33台猛禽发动机将点火,并将组合体送出大气层。然后超重和星舰上面级分离,星舰上面级点燃3台海平面版猛禽和3台真空猛禽共计6台猛禽加速并进入轨道。超重助推器将会陆续执行返场点火、再入点火、着陆点火并软着陆在着陆场(也有可能是勤务塔的机械臂抓住超重的栅格舵)。

在轨加注

星舰需要把载荷送到高轨和深空,在轨加注是必要的。在载着人或货物的星舰入轨后,会有几艘储罐版星舰发射入轨并与前者对接补充燃料。

转移

满燃料状态的星舰将进行一次点火进入地火转移轨道。转移轨道时间长度未知。

火星大气再入与火星着陆

完成转移轨道插入点火后,其燃料不足以执行近火制动,只能直接再入火星大气层,与火星大气层摩擦减速。星舰将保持机腹朝下的姿态下降。在着陆前,三台海平面版猛禽点火,并用其矢量发动机将星舰摆正至发动机朝下的姿态并进行垂直着陆。它的着陆腿方案目前还待定,着陆腿应该具有自动调平功能。

火星表面燃料生产

若星舰需要返回地球,其窗口期大约在地火转移的1年半后。在此期间,星舰需要在火星表面生产液氧和甲烷。

火地转移

目前暂不清楚星舰是否会先进入火星轨道。但明确的是,从火星表面发射的星舰不需要进行在轨加注即可返回地球。

地球大气再入与地球着陆

按照目前的方案,星舰并没有足够的燃料进行近地制动进入地球轨道。因此它只能像着陆火星一样直接再入地球大气,并通过与着陆火星相同的方式垂直降落在地球上,完成登火旅途。

其他版本

货运版、加油版、卫星平台等版本目前仅见于PPT中。

测试记录

只列举静态点火和试飞,时间均为UTC时间。

编号 时间 测试内容 测试结果 星虫 2019.4.4 00:56 系留跳跃 成功 星虫 2019.4.5 系留跳跃 成功 星虫 2019.7.26 18 m试飞 无限制试飞,升空时间22 s 星虫 2019.8.27 22:05 150 m试飞 无限制试飞,升空时间57 s SN4 2020.5.6 静态点火(1) 成功 SN4 2020.5.7 静态点火(2) 成功 SN4 2020.5.19 静态点火(3) 成功 SN4 2020.5.28 静态点火(4) 成功 SN4 2020.5.29 18:50 静态点火(5) 测试后燃料输送管松脱,导致泄漏的甲烷被点燃并引发爆炸,SN4及亚轨道测试台A被摧毁 SN5 2020.7.30 静态点火 成功 SN5 2020.8.4 23:57 150 m试飞 成功(单台发动机点火) SN6 2020.8.24 静态点火 成功 SN6 2020.9.3 17:46 150 m试飞 成功(单台发动机点火) SN8 2020.10.20 静态点火(1) 成功 SN8 2020.11.11 静态点火(2) 成功 SN8 2020.11.13 1:15 静态点火(3) 其中一台猛禽发动机熔化烧毁 SN8 2020.11.24 22:22 静态点火(4) 成功 SN8 2020.12.9 22:45 12.5 km高空试飞 3台发动机点火,完成上升段、滑翔段,着陆时甲烷贮箱压力降低导致推进剂流速和推力下降,硬着陆并爆炸 SN9 2021.1.6 22:07 静态点火(1) 成功 SN9 2021.1.13 17:28 静态点火(2) 成功 SN9 2021.1.13 19:22 静态点火(3) 成功 SN9 2021.1.13 20:36 静态点火(4) 两台发动机受损需要更换 SN9 2021.1.21 22:44 静态点火(5) 成功 SN9 2021.1.22 14:59 静态点火(6) 成功 SN9 2021.2.2 20:25 10 km高空试飞 3台发动机点火,完成上升段、滑翔段,着陆时一台发动机失效导致姿态失稳、速度过大,撞向着陆场爆炸 SN10 2021.2.23 23:03 静态点火(1) 一台发动机受损需要更换 SN10 2021.2.25 22:57 静态点火(2) 成功 SN10 2021.3.3 23:15 10 km高空试飞 3台发动机点火,完成上升段、滑翔段,着陆成功,但由于姿态有些倾斜导致结构损坏,8分钟后发生爆炸 SN11 2021.3.15 17:26 静态点火(1) 出现问题并中止 SN11 2021.3.22 13:56 静态点火(2) 有一台发动机在点火后需要更换 SN11 2021.3.26 13:08 静态点火(3) 成功 SN11 2021.3.30 13:00 10 km高空试飞 3台发动机点火,完成上升段、滑翔段,但上升段一条猛禽航电系统损毁,致使着陆点火后在空中爆炸 SN15 2021.4.26 21:57 静态点火(1) 成功 SN15 2021.4.27 23:49 静态点火(2) 成功 SN15 2021.5.5 22:24 10 km高空试飞 成功(3台发动机点火) B3 2021.7.20 00:05 静态点火 成功 S20 2021.10.22 00:16 静态点火(1) 成功(单台真空版发动机点火) S20 2021.10.22 1:18 静态点火(2) 成功(单台真空版发动机点火+单台海平面版发动机点火) S20 2021.11.12 18:13 静态点火(3) 成功(全部6台发动机点火,3台真空版+3台海平面版) S20 2021.12.29 18:05 静态点火(4) 成功(全部6台发动机点火,3台真空版+3台海平面版) B7 2022.8.9 22:24 静态点火(1) 成功(单台发动机点火) S24 2022.8.10 1:18 静态点火(1) 成功(2台真空版发动机点火) B7 2022.8.11 静态点火(2) 成功(单台发动机点火) B7 2022.8.31 18:03 静态点火(3) 三台发动机中的一台未点燃 S24 2022.9.8 21:30 静态点火(2) 成功(全部6台发动机点火,3台真空版+3台海平面版) B7 2022.9.19 17:46 静态点火(4) 成功(7台发动机点火) B7 2022.11.14 18:51 静态点火(5) 成功(14台发动机点火) B7 2022.11.30 19:42 静态点火(6) 成功(11台发动机点火) S24 2022.12.15 19:01 静态点火(3) 成功(1台发动机点火) B7+S24 2023.1.23 湿彩排(1) 成功(完成全部推进剂加注) B7 2023.2.9 21:13 静态点火(7) 33台发动机中的2台未点燃 B7+S24 2023.4.17 湿彩排(2) 更多信息:星舰/首次轨道飞行试验#4月17日试验情况成功(完成全部推进剂加注,原计划进行首次发射,因B7一个压力阀门被冻结,取消发射尝试,改为湿彩排) S25 2023.6.26 00:27 静态点火(1) 成功(全部6台发动机点火) B9 2023.8.6 静态点火(1) 失败(33台发动机中的4台过早关机且剩余发动机未达到最小点火时长) B9 2023.8.25 静态点火(2) 成功(全部33台发动机点火,2台发动机提前关机) 发射记录

发射时间为UTC时间。

序号 火箭 发射时间 载荷 发射轨道 发射地点 任务状态 一级回收状态 二级回收状态 1 B7+S24 2023.4.20 13:33 无 TAO 星港 OLP-1 失败 不回收 不回收 更多信息:星舰/首次轨道飞行试验星舰的首次轨道飞行任务,不搭载卫星。B7的三台发动机在起飞前没有启动或熄火,不久后后端推进剂泄漏引起起火。星舰偏离预期轨道后翻滚并激活AFSS,在点火后237.474秒解体。 2 B9+S25 NET 2023.11.13 TAO 星港 OLP-1 计划 参见 SpaceX 星舰/首次轨道飞行试验 星港 参考资料 ↑ 1.0 1.1 1.2 科普:首飞爆炸的美重型运载火箭“星舟”任重道远 ↑ 刚刚,炸了!马斯克的星舰发射失败 ↑ 3.0 3.1 刚刚,高120米的“星舰”,首次升空后不久炸了!马斯克却发来祝贺 ↑ "Will get bigger. Ship will probably stretch by another 10m or so." ↑ "And we need to add 3 more Raptor Vacuum engines, because it’s inevitable" ↑ Elon Musk says SpaceX Starship rocket could reach orbit within 6 months 外部链接 SpaceX - Starship 世界运载火箭(部分)中国运载火箭航天科技长征一号 | 长征一号丁 | 长征二号 | 长征二号丙 | 长征二号丁 | 长征二号E | 长征二号F | 长征三号 | 长征三号甲 | 长征三号乙 | 长征三号丙 | 长征四号甲 | 长征四号乙 | 长征四号丙 | 长征五号 | 长征五号B | 长征六号 | 长征六号甲 | 长征六号丙 | 长征七号 | 长征七号A | 长征八号 | 长征九号 | 长征十号 | 长征十号甲 | 长征十一号 | 风暴一号 | 捷龙一号 | 捷龙三号航天科工开拓者一号 | 开拓二号 | 快舟一号 | 快舟一号甲 | 快舟十一号中科宇航力箭一号 | 力箭一号甲 | 力箭二号 | 力箭三号 | 力箭三号重型星际荣耀双曲线一号 | 双曲线二号 | 双曲线三号 | 双曲线三号甲 | 双曲线三号乙星河动力谷神星一号 | 智神星一号蓝箭航天朱雀一号 | 朱雀二号零壹空间OS-M天兵科技天龙二号 | 天龙三号 | 天龙三号H | 天龙三号M东方空间引力一号 | 引力二号 | 引力三号火箭派达尔文二号空天引擎星镝一号 | 星镝十一号深蓝航天星云一号美国运载火箭美国国家航空航天局雷神-能 | 丘诺2号 | 宇宙神-能 | 宇宙神-阿金纳 | 宇宙神LV-3 | 德尔塔E | 宇宙神D | 水星-红石发射装置 | 小乔1号 | 小乔2号 | 土星1号 | 土星1B | 土星5号 | 太空发射系统太空探索技术公司猎鹰1号 | 猎鹰9号 | 重型猎鹰 | 星舰联合发射联盟德尔塔2 | 德尔塔4 | 宇宙神5 | 火神蓝色起源新格伦火箭实验室电子号轨道科学公司安塔瑞斯阿斯特拉公司火箭3号 | 火箭4号维珍轨道发射者1号萤火虫航天萤火虫-阿尔法ABL太空系统RS1相对论空间人族1号苏联/俄罗斯运载火箭月球号 | 东方号 | 上升号 | 闪电号 | 联盟号 | 质子K | N1 | 联盟U | 质子M | 联盟2 | 安加拉印度运载火箭SSLV | PSLV | GSLV Mark III日本运载火箭艾普斯龙 | H-IIA | H-IIB | H3欧洲运载火箭织女星 | 织女星C | 阿丽亚娜4| 阿丽亚娜5 | 阿丽亚娜6其他运载火箭世界号 | 银河号 | 千里马1号 | 沙维特2号 | 加塞德 | 神鸟号


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