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马斯克星舰四号试射成功,全面突破黑障通信!但好像事有蹊跷?

【蜂耘网 航空航天】6月6日8时50分,美国SpaceX最新一代运载火箭星舰及其飞船集成系统,在得克萨斯州正式发射升空。此前星舰已经累计发射了三次,结果都铩羽而归以失败告终。不过第三次试射过程中,星舰几乎完成了所有制定任务,只是可惜在返回地球时不幸解体。

 

因此本次轨道试飞,SpaceX为星舰制定的任务重点已经不再是进入轨道,而是软着陆与受控再入大气层。星舰的四次发射也是不负众望,成功实现水上软着陆并挺过了重返大气层的极限高温。

 

本次星舰试飞成功,还有一个亮点值得注意,如果后续SpaceX能证明已经完全掌握了这个逆天技术,那将对美国的太空项目乃至军事国防都有大有裨益,这就是黑障通信。

 

 

迄今为止,星舰累计进行了三次试飞发射。2023年4月首秀中,星舰在发射2分40秒后就解体爆炸,直接摧毁了整个发射平台。同年11月第二次试飞中,星舰在进入近轨道时再度发生爆炸,未能抵达太空。

 

2024年3月18日,星舰进行了第三次发射任务,并实现了三个里程碑式的重大突破:首次从太空返回。首次在太空打开并关闭星舰的有效载荷门。首次完成推进剂在轨转移的演示。但在抵达最终溅落目标时,星舰及推进器还是意外解体坠毁。

 

 

每次星舰试飞失败之后,FAA都会进行严格细致的故障调查,并就结论对SpaceX提出建议,要求SpaceX限期解决这些问题。

 

6月4日,FAA批准了SpaceX星舰4号试飞任务。SpaceX计划让星舰四号达到轨道速度后,在印度洋上空重新进入大气层,超重助推剂则得克萨斯州南部在墨西哥湾实现受控着陆。

 

随着星舰四号发射升空,猛禽发动机在热级分离中点火,9分钟后成功进入预定轨道,47分钟后重返大气层,62分钟后脱离通信黑障区,73分钟后保持良好姿态下重新点火,实现悬停,最终在印度洋溅落,顺利完成所有预定目标。

 

 

尽管本次星舰4号试射,仍是无可避免的出现了一些小插曲,比如火箭起飞短短几秒后,其中一个发动机就意外熄火暂停工作。再比如襟翼受损,但第四次飞行试验的圆满成功,还是让SpaceX上下欢呼雀跃,马斯克更是第一时间发布推文:恭喜星舰成功在海洋软着陆!祝贺SpaceX团队取得巨大成就!

 

作为全球有史以来运载能力最强的火箭,星舰高120米,搭载33台猛禽发动机,可提供100吨以上的地轨运载能力,并且整个火箭系统设计均为可重复使用。

 

 

理论上,星舰能将各类物资与宇航员送往月球、火星,以及更远的未知的深空。按照SpaceX的设想,星舰的最终形式应该能单次将100人送至太空,得益于全回收设计,每次的发射成本最低能降至200万美元。换算下来,每位乘客只需支付两万美元就能回本盈利,这对于目前处于研发阶段的SpaceX而言,无疑是一本万利的生意。

 

星舰对于NASA也至关重要,作为阿尔忒弥斯重返月球计划的一部分,星舰承担着载人月球着陆器运载系统的重任,扮演着无可替代的关键角色。SpaceX还因此获得NASA一份数十亿美元的合同,星舰的累计总投资,也早已突破了30亿美元。

 

 

星舰4号的成功发射,让世人们见识到了SpaceX作为全球第一商业航天公司的深厚底蕴。当我们观看了星舰4号的整个发射过程,会发现其中有一个令人惊异的技术细节——星舰火箭从返回大气层到实现软着陆,外侧摄像头竟然做到了全程传输4K超清画面,一直未曾中断。

 

许多人对这个技术难度没有清晰的认知,航天飞行器高速重返大气层进入地球时,会产生连续不断的激波,这是地球的天然屏障,许多来袭的小陨石都消失在大气层的防护之下。

 

 

但这也为人类航天器带来了巨大挑战,航天器表面与大气层高速摩擦下,会产生剧烈高温,甚至会将航天器外层材料直接融化,许多航天事故均是由此而起。

 

同时此时的航天器完全被极致高温的等离子体包围,完全切断了与地面通信的联系。即使有少部分穿透通信,也会因为折射、反射和叠加效应而严重失真,这个过程大概会持续6分钟左右,被业内人员成为黑障。

 

 

黑障区困扰了整个人类社会足足八十年, 高速飞行的航天器无法避免与大气层产生摩擦,自然也无法躲避这杳无音信的黑障区。

 

美苏两国制定两种策略来度过黑障区,第一种是为飞船返回舱设计特殊外形。第二种是在飞船表面涂抹特殊隔绝等离子材料。但令人遗憾的是,经过实际测试,这两种方式均效果不佳。

 

万般无奈下,美苏航天机构只能继续在通讯上做文章,通过安装功率更强的通讯设备来维持与航天器的联系,但也只能接受到返回舱断断续续的信号,根本无法保证正常沟通。

 

这个问题直到2023年6月4日我国的神舟15号载人飞船返程地球时,才彻底得到解决,那我国又是如何突破这个难题的呢?

 

首先我国进一步改进完善了雷达、光学定位系统,实现了航天器在黑障区内的实时追踪。之后我国创造性的利用光纤和激光技术,让航天器即使身处黑障区,也能保证和地面控制中心的实时数据指令交流。

 

黑障区通信技术的突破,对于军事领域而言有着更为突出的重要意义。就比如我国未来六代机,一定会兼具超音速巡航、全方位隐形、AI技术和无人驾驶等诸多先进功能,而黑障通信问题的解决,可谓对我国六代机的发展带来了显著优势。

 

中国突破黑障区通信技术无疑是世界航天业的伟大壮举,在当时得到了业界内外的高度认可。难道短短一年之内,马斯克的SpaceX就已经完全掌握了这项高精尖技术吗?

 

 

从目前情况来判断,SpaceX应该暂时没有突破这项技术。星舰在返程时,所保持的姿态是横躺式,其直径18米的宽大机身起到了明显的减速效果,也让大气层黑障等离子体在星舰尾部留下了明显创口。

 

正常航天器在返程时,会与等离子形成封闭的笼子,彻底隔绝航天器与外界的联系。而这个创口在再入大气层中,起到了窗口的效果,反而保持了星舰与地面的信号传输。

 

结合近地轨道的星联卫星,也能保持全程高清画面通信。星舰在返回大气层前,也曾有半小时中断了画面传输。再者依靠马斯克的秉性一旦真的突破了黑障通信这一历史性航天难题,想必一定会大张旗鼓的在社交媒体上宣传庆贺。

 

 

然而直到如今,SpaceX仍未公布任何一则消息内容与黑障区有关。综合来看,SpaceX目前仍然在攻克黑障区的道路上,而星舰之所以能取得通信传输,想来也是来自于星链的支持,以及自身体积过大的优势。

 

 

(蜂耘航空航天网 责任编辑:李莲花)

2024-06-13 17:32

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来源:说宇宙
6月6日8时50分,美国SpaceX最新一代运载火箭星舰及其飞船集成系统,在得克萨斯州正式发射升空。本次星舰试飞成功,还有一个亮点值得注意,如果后续SpaceX能证明已经完全掌握了这个逆天技术,那将对美国的太空项目乃至军事国防都有大有裨益,这就是黑障通信。

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