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SpaceX第二次星舰轨道试飞任务

第二次星舰轨道试飞任务（IFT-2）是SpaceX在第一次星舰轨道试飞任务（IFT-1）后所作的第二次星舰与超级重型推进器两节系统联合发射测试。任务最终于2023年11月18日进行[1]，FAA于2023年11月16日（UTC-5华盛顿特区当地时间15日晚）公布发射许可[2][3]。预定飞行流程与IFT-1大致相同，于德州StarBase发射场升空并于墨西哥湾上空进行级间分离（Stage-Separation）后，超重型助推器B9减速折返并溅落于墨西哥湾（有减速点火），星舰S25则于环绕跨大气层轨道将近一周，再入大气层后溅落于夏威夷附近太平洋海域（无减速点火）。此次星舰较第一次发射版本新增了热分级环（Hot-Staging Ring），具马斯克所述，热分级运作时超级重型推进器发动机多数发动机将关机，以剩余的3具中央发动机以50%推力运作时，启动上级星舰的发动机并进行分级，以便获得额外10%的有效酬载性能[4][5]。而原先的液压动力系统也改为电力控制，预计能简化设计及减轻重量。

SpaceX第二次星舰试飞任务
BS925发射后飞行于空中
B9的33台猛禽火箭发动机皆正常运作
名称第二次星舰轨道试飞任务(IFT-2)
任务类型试飞
运营方SpaceX
任务时长约8分06秒
圈数<1（计划）
未进入轨道（信号丢失）
任务开始
发射日期2023年11月18日 13:03（UTC-0）
运载火箭星舰S25
超重型助推器B9
发射场SpaceX星港(Starbase)
任务结束
丢弃形式B9 空中解体 (FTS启动)
S25 空中解体 (FTS启动)
毁损日期2023年11月18日
S25 13:11:06（UTC-0）
B9 13:05:50（UTC-0）
着陆地点B9:墨西哥湾
S25:夏威夷州附近太平洋海域
← IFT-1
IFT-3 →

发射场部分，由于第一次试射后，超级重型助推器强大推力造成发射架下方混凝土于砂石被破坏，其底部混凝土遭彻底摧毁并露出钢筋结构，部分地基结构被击飞至发射场数百米外，而溅起的尘埃更飘至数公里外。于是马斯克在发射后表示水冷钢板可在1~2个月内安装完毕[6]。

水冷钢板组件于2023年7月5日完成安装，而后歧管于后分段完成安装，并于2023年7月17日，完成了小规模喷水测试。7月28日完成首次全功能喷水测试。8月6日首次成功用于"助推器-9"的静态点火测试。

原定2023年11月17日发射的IFT-2，由于超重型助推器B9的网格空气舵（Grid Fin）执行器需更换，发射时间延后至隔天[7]。

任务进程

  • 2023年8月16日，美国国土安全部向美国海岸警卫队（USCG）发布了一份通知文件，当中预告了8月31日将有影响后者于墨西哥湾水域作业的火箭发射活动；由此推测这大概率是星舰的第二次轨道发射。
  • 2023年8月31日，装载飞行终止系统（Flight Termination System）所需炸药的卡车抵达发射场；等待湿式彩排（Wet Dress Rehearsal)后安装。
  • 2023年9月6日，马斯克在X(前推特)上表示：“星舰已准备好发射，正在等待FAA核准”。
  • 2023年9月15日，由于FAA认为SpaceX对发射场的改建（尤其是增设的冷却水系统），使得2022年的环境评估报告失去有效性，必须重新审核；另外，也将与美国鱼类及野生动物管理局（FWS）探讨发射场周边的濒危物种保护问题。因此，FAA公开表示尚无法批准此次发射计划。
  • 2023年10月24日，完成首次湿式演练。
  • 2023年11月4日，SpaceX于X(前推特)上表示若监管机构批准，星舰最早可于11月中旬发射[8]。
  • 2023年11月11日，SpaceX于X(前推特)上公布若监管机构批准，星舰最早可于11月17日发射[9]。
  • 2023年11月16日(UTC-5华盛顿特区当地时间15日晚)，FAA颁布发射许可证[10]，SpaceX预定将于2023年11月17日07:00(北美中部时区)发射IFT-2[11]。
  • 2023年11月17日(北美中部时区CT当地时间16日晚)，Elon Musk表示由于助推器B9需要更换一个网格空气舵(Grid Fin)执行器，发射时间推迟至11月18日。[7]
  • 2023年11月18日13:03(UTC-0)，星舰BS925成功离开发射台并成功完成热分离(Hot-Staging)，但B9在分离后约31秒(发射后约201秒)于空中解体，S25在引擎关机前(发射后约486秒-资料最后更新时间)与发射中心失去讯号。B9最高飞行高度约为90km，S25则约为148km。
  • 2023年11月20日(北美中部时区CT当地时间19日晚)，Elon Musk表示星舰发射台状况良好，下次不必对发射台进行翻修[12]。

发射过程

(此段时间无特别标注以UTC-0为主)

11:25，超级重型助推器B9开始装载推进剂[13]。

11:45，星舰S25开始装载推进剂[14]。

12:58，BS925推进剂完全装载完成[15]。

12:59，发射前40秒，SpaceX暂停倒数(在计划中)并开始进行最终检查[16]。

13:02，SpaceX由T-40重启发射倒数[17]。

13:03，星舰成功离开发射台，助推器B9的33台猛禽发动机皆正常点火，发射后约67秒达最大动压点(MAX-Q)。发射后约163秒后超重型助推器B9大部分猛禽发动机关机(MECO-Most Engines Cut Off)，5秒后(发射后约168秒)星舰S25启动发动机开始进行热分离程序，2秒后(发射后约170秒)S25成功脱离B9。发射后约201秒，B9因飞行中止系统启动而解体。S25继续点火约飞行316秒后(发射后约486秒)，地面画面显示空中出现气体，而后控制中心失去和S25的通信讯号，发射总监认为S25已于空中解体[18]。

发射程序

SpaceX于2023年11月18日13:03(UTC-0)发射IFT-2，B9于发射后约201秒解体，S25则在发射后约486秒失去讯号，发射总监认为S25可能已于空中解体。

发射流程及时间[19]
预定时间 发射程序 实际时间 备注
T-02:00:00 发射总监进行各部门投票决定是否开始加注推进剂 N/A
T-01:37:00 超级重型助推器B9液态氧(Liquid Oxygen)开始装载 T-01:35:XX [20]
超级重型助推器B9液态甲烷(Liquid Methane)开始装载
T-01:17:00 星舰S25液态甲烷(Liquid methane)开始装载 T-01:15:XX [21]
T-01:13:00 星舰S25液态氧(Liquid Oxygen)开始装载
T-00:19:40 助推器B9及星舰S25猛禽发动机开始预冷(Engine Chill) N/A
T-00:00:10 火焰偏转器(水冷钢板)启动 T-00:00:05 时间因最终检查暂停而有所延后[22]
T-00:00:03 助推器B9猛禽发动机开始启动程序 T-00:00:03
T+00:00:00 无特别程序，等待所有发动机增加至指定推力 N/A
T+00:00:02 升空 T+00:00:05 超重型助推器的33具发动机皆成功点火[23][24]
T+00:00:52 星舰达最大动压点(Max-Q) T+00:01:07
T+00:02:39 助推器B9大部分猛禽发动机关机(MECO-Most Engines Cut Off) T+00:02:42
T+00:02:41 热分级Hot-Staging开始(星舰猛禽发动机启动，脱离助推器B9) T+00:02:48 [25]
T+00:02:53 助推器B9返程点火推进开始 T+00:02:50 不过不久后超级重型助推器于空中解体
T+00:03:47 助推器B9返程点火推进结束 N/A
T+00:06:18 助推器B9减速至跨音速
T+00:06:30 助推器B9着陆点火(Landing Burn)推进开始
T+00:06:48 助推器B9着陆点火(Landing Burn)推进结束(助推器B9溅落墨西哥湾)
T+00:08:33 星舰猛禽发动机关机，开始沿跨大气层轨道飞行 关机前星舰S25与控制中心失去联系
T+01:17:21 星舰再入大气层
T+01:28:43 星舰减速至跨音速
T+01:30:00 星舰溅落(无点火减速)夏威夷周遭太平洋海域

(由于超级重型助推器B9于空中解体和星舰S25于空中失去讯号，导致00:02:53之后的阶段全部未执行)

测试结果

飞行结果
发射时间 轨道 原型序号 飞行结果 发射地点 预定降落地点 试飞时间 最高高度 结果
2023年11月18日13:03(UTC-0) 跨大气层轨道 S25 成功升空，于空中解体 德州博卡奇卡 夏威夷附近太平洋海域 约486秒(信号中断) 约148km

(91.96mi)

FTS系统启动于空中解体
星舰与一级热分离后，继续点火约飞行316秒，地面画面显示空中疑似出现气体，而后星舰讯号丢失，于是发射总监确认最后回传资料，认为星舰已解体。调查后认为是最终阶段排出多余的液氧时泄漏起火，导致飞行电脑与通信系统损坏而导致发动机提前收到关机讯号。FTS系统因检测到与飞行计划不符而启动，进而造成飞船于空中解体[26]。
B9 成功升空，于空中解体 德州博卡奇卡 墨西哥湾 约201秒(空中解体) 约90km

(55.92mi)

FTS系统启动于空中解体
热分级后疑似因加速度过大，减速点火时燃料无法被正常输入部分发动机而造成推力不平衡，导致飞行终止系统启动。调查后认为是向发动机提供液氧的过滤器堵塞造成氧化剂入口压力减小，导致多具发动机发生故障，其中一具发动机发生剧烈故障，导致助推器于空中解体[27]。

参考资料

  1. ^ Wall, Mike. SpaceX's 2nd Starship launch on Nov. 18: How it will work. Space.com. 2023-11-16 [2023-11-16]. （原始内容存档于November 16, 2023） （英语）. 
  2. ^ 存档副本. [2023-11-13]. （原始内容存档于2024-02-13）. 
  3. ^ https://twitter.com/FAANews/status/1724899056315777260. X (formerly Twitter). [2023-11-16]. （原始内容存档于2024-01-24） （中文）.  外部链接存在于|title= (帮助)
  4. ^ https://twitter.com/elonmusk/status/1673684418974609410. X (formerly Twitter). [2023-11-13]. （原始内容存档于2023-06-28） （中文）.  外部链接存在于|title= (帮助)
  5. ^ https://twitter.com/SpaceX/status/1692610662604702138. X (formerly Twitter). [2023-11-13]. （原始内容存档于2023-08-18） （中文）.  外部链接存在于|title= (帮助)
  6. ^ https://twitter.com/elonmusk/status/1649523985837686784. X (formerly Twitter). [2023-11-13]. （原始内容存档于2024-05-17） （中文）.  外部链接存在于|title= (帮助)
  7. ^ 7.0 7.1 https://twitter.com/elonmusk/status/1725231694645461403. X (formerly Twitter). [2023-11-16]. （原始内容存档于2024-04-18） （中文）.  外部链接存在于|title= (帮助)
  8. ^ https://twitter.com/SpaceX/status/1720523323212492904. X (formerly Twitter). [2023-11-13]. （原始内容存档于2024-01-24） （中文）.  外部链接存在于|title= (帮助)
  9. ^ https://twitter.com/SpaceX/status/1723158118706839819. X (formerly Twitter). [2023-11-13]. （原始内容存档于2024-02-13） （中文）.  外部链接存在于|title= (帮助)
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