Skip to Content Facebook Feature Image

復盤「星艦」試射失敗全過程: 隱患很多?問題出在了哪裡?

博客文章

復盤「星艦」試射失敗全過程: 隱患很多?問題出在了哪裡?
博客文章

博客文章

復盤「星艦」試射失敗全過程: 隱患很多?問題出在了哪裡?

2023年04月22日 13:40 最後更新:13:51

SpaceX名為「星艦」的重型運載火箭,在德州首次試驗發射,火箭升空約4分鐘後爆炸。

這次發射試驗是馬斯克的星艦飛船與超重助推器,首次以組合完整體的面貌出現在人們面前,受到外界高度關注。它被人們稱為「人類史上最強、最大的火箭」。它的高度達到120米,起飛時的發射推力超過了7000噸,這個量級已經超越了美國「阿波羅」時代的「土星」5號、蘇聯N1火箭。

「星艦」火箭升空約4分鐘後爆炸。

「星艦」火箭升空約4分鐘後爆炸。

內地航空航天科普期刊《航空知識》主編王亞男指出,不出意外的是確實出了意外,主要的原因是馬斯克「超速」的進度表。但SpaceX在對外發佈的消息中,並沒有稱這一次試驗為「爆炸」,而是說試驗最終是發生了快速的「計劃外的解體」。換句話說,火箭最終的解體甚至不是由地面操控完成的,很有可能是在某些極端情況下,火箭的結構發生了解體,最終導致試驗的失敗。

而對這樣的結果,NASA的掌門人比爾·納爾遜甚至有積極的表述,認為「快速建造-快速發射」模式是SpaceX的特色。即使失敗也非常迅速,但很快就進入了迭代和再次發射,這樣的模式很可能是商業企業的新特徵,他期待SpaceX能夠在後續的實驗中取得更多的進展。

但是考慮到美國目前「阿爾特彌斯」登月工程依賴馬斯克的「星艦」飛船作為登月系統,將人類送上月球表面這樣一個藍圖,王亞南指出,實際上,馬斯克的壓力並不小。因為從現在算起到2025年,僅剩兩年多的時間,而「星艦」的首次完成體測試並沒有取得預想的成功,後面的壓力很可能會持續增大。

復盤「星艦」發射過程,失敗原因為何?

雖然SpaceX目前還在收集數據,結果如何可能還需要時間。但是從發射直播中已經可以看出一些不正常的端倪。比如,它的一級火箭裝備有33台發動機,而在發射的瞬間就有三台發動機未能點火。後來,在發射的過程中,有另外的兩台發動機也發生了故障。

事實上,「星艦」在個別發動機故障的模式下,它的總推力仍然是足夠的。但是發動機發生故障並不正常:在33秒的時候,火箭曾經發生過一次閃光,原因尚不清楚。

在火箭發射升空約80秒的時候,火箭已經經過了最大的動壓點,此時火箭承受的空氣作用力,包括自身的載荷強度達到了最大值,這說明馬斯克不鏽鋼的火箭結構強度不錯。

但與此同時,「星艦」也有很多其他的問題。

有些分析人士指出,馬斯克的芯片讓人聯想起當年的蘇聯N1火箭,它的發射失敗主要在於液氧的渦輪泵的故障在系統內發生了爆炸,導致了火災,同時造成發動機大面積的關機,最終火箭墜毀在發射台附近。

蘇聯N1月球火箭於1969 年2月21日首次升空,以失敗告終。

蘇聯N1月球火箭於1969 年2月21日首次升空,以失敗告終。

與N1相比,馬斯克的「星艦」要好得多,直到3分59秒前,大部分的火箭發動機都在正常工作。但是在3分鐘的時候,另外一次嚴重故障發生了,除了火箭發動機的個別故障之外,在3分鐘的時候本應進行一二級的分離,可分離並沒有完成。

「星艦」火箭的姿態嚴重失控,發生了翻轉。AP圖片

「星艦」火箭的姿態嚴重失控,發生了翻轉。AP圖片

而且由於發動機沒能夠預期在三分鐘的時候關車持續工作的發動機,加上內部可能隱含的故障,導致火箭的姿態嚴重失控,發生了翻轉,這也是最終導致火箭結構破損並且解體爆炸的最終原因。

馬斯克未來要解決的問題不少。在個別發動機故障的情況下,火箭的振動模式;動壓的變化模式;故障的擴展的可能以及級箭分離系統在這種環境下可能出現的故障幾率等,這些問題都要重新排查。

而值得注意的是,當年蘇聯的N1火箭,現在被認為一個重要的失敗原因就是,在發射之前並沒有進行過全系統的測試。比如,一級火箭沒有進行過全系統的測試工作,而馬斯克的重型助推器同樣也沒有進行過如此複雜的測試。但如果每次都以試射的方式來進行,成本相當之高。

馬斯克在接下來的發射過程中會有怎樣的調整尚未明確,目前所知的是馬斯克有很多星艦都已經在製造,後面的試射會一次接一次展開。因此,相信美國人「快速建造—快速發射—快速失敗—快速迭代—再次發射」這個模式還是會堅持下去。




止戈堂

** 博客文章文責自負,不代表本公司立場 **

Tags:

SpaceX

近年來,隨著國家實力的迅速增強和造船業的持續蓬勃發展,中國海軍正邁入前所未有的擴張階段。航母已經進入「三艦時代」,萬噸級大型驅逐艦數量位居全球之首,兩棲攻擊艦和大型登陸艦的連續下水幾乎成為常態。然而,在這些引人矚目的主力艦艇之外,有一類艦艇的重要性常常被低估,那就是為遠洋行動提供支持的綜合補給艦。最近,外國媒體透露,中國海軍計劃將903型和903A型補給艦的數量幾近翻倍。這一戰略調整背後的深遠意義,遠超過表面上增加幾艘輔助艦艇的簡單事實。

中國海軍正計劃將903型和903A型補給艦的數量幾近翻倍。

中國海軍正計劃將903型和903A型補給艦的數量幾近翻倍。

根據開源資料,中國海軍目前擁有兩艘4.8萬噸級901型綜合補給艦,這些艦艇主要為航母編隊提供服務;此外,還有2艘903型和7艘903A型,共計約9艘2.3萬噸級的中型綜合補給艦,它們支持驅護艦特遣群執行各種海上任務。對於過去的中國海軍規模而言,這樣的補給艦數量尚可應對,但隨著中國海軍規模接近美軍,現有的補給艦數量顯然已經無法滿足需求。

隨著中國海軍規模接近美軍,現有的補給艦數量顯然已經無法滿足需求。

隨著中國海軍規模接近美軍,現有的補給艦數量顯然已經無法滿足需求。

外媒的分析基於商業衛星照片顯示,廣州和蕪湖的造船廠已有數艘新建的903A型補給艦下水、進行測試甚至完成舾裝,同時還有更多船體處於分段建造階段。按照中國造船業的效率,如果保持當前的生產節奏,903系列補給艦在未來幾年內增加至18至20艘是完全可行的。這樣的擴充意味著什麼?它預示著驅逐艦編隊將能夠更頻繁地進入西太平洋,航母戰鬥群的行動將不再受限於補給窗口,也意味著中國海軍將真正具備在第一島鏈外乃至更遠海域長期駐留和穩定存在的能力。

補給艦的擴充,預示著中國海軍將真正具備在第一島鏈外乃至更遠海域長期駐留和穩定存在的能力。

補給艦的擴充,預示著中國海軍將真正具備在第一島鏈外乃至更遠海域長期駐留和穩定存在的能力。

相較於龐大的901型補給艦,903/903A型補給艦的優勢在於其多功能性、靈活性和快速反應能力。它們的用途遠比外界所想像的要廣泛得多。903A型補給艦能夠攜帶約10500噸燃油、250噸淡水、680噸乾貨以及充足的彈藥。其兩舷分佈有油料和乾貨補給點,並提供艦船尾部加油能力,甚至能夠利用機庫和起降甲板執行直升機垂直補給任務。其續航能力超過一萬海里,速度足以與驅逐艦保持同步。這使得它們更適合為遠洋特遣艦隊提供持續補給,在許多情況下,它們甚至比901型更為關鍵。可以這麼說,若沒有903/903A型補給艦的支撐,中國海軍所有關於「遠海大行動」的外宣報道,在時間和範圍上都將大幅縮減。

補給艦兩舷分佈有油料和乾貨補給點,並提供艦船尾部加油能力,甚至能夠利用機庫和起降甲板執行直升機垂直補給任務。

補給艦兩舷分佈有油料和乾貨補給點,並提供艦船尾部加油能力,甚至能夠利用機庫和起降甲板執行直升機垂直補給任務。

更為重要的是,目前中國海外基地數量有限,主要依賴吉布提和柬埔寨的里姆基地,與美軍遍佈全球的港口網路相比,規模差距巨大。這表明中國海軍的補給體系幾乎完全依賴於海上艦隊自身,補給艦成為了決定遠洋行動能力上限的關鍵因素。畢竟,一艘903A型補給艦大約能夠支持一個小型特遣艦隊進行兩周的行動。在艦隊輪換頻率持續增加的當下,現有的9艘補給艦已經面臨極大的壓力。因此,擴建補給艦規模不僅是需求所在,更是必須進行的系統性升級。

擴建補給艦規模不僅是需求所在,更是必須進行的系統性升級。

擴建補給艦規模不僅是需求所在,更是必須進行的系統性升級。

自2025年起,中國的雙航母編隊已經兩次在西太平洋執行任務,並被衛星捕捉到在關島附近由903型補給艦進行海上補給。這是中國航母編隊首次在日本專屬經濟區內進行大規模飛行演習。沒有這些補給艦的持續支持,如此高強度、長距離的演習是無法實現的。換言之,補給艦的數量決定了航母的實際戰略威懾力,而非其噸位或艦載機的數量。

補給艦的數量決定了航母的實際戰略威懾力,而非其噸位或艦載機的數量。

補給艦的數量決定了航母的實際戰略威懾力,而非其噸位或艦載機的數量。

據外媒報道,如果中國補給艦隊的規模翻倍,中國海軍在印度洋、西太平洋乃至更遠海域的「自由航行」能力將顯著增強。中國海軍已經多次前往歐洲、非洲、大洋洲等地執行任務,隨著更多補給艦的加入,未來可能會出現美軍特有的「多點同時執行」和「分區常態滯留」行動模式。一旦中國具備在南太平洋、中東海域長期存在的能力,那將標誌著地緣政治格局發生根本性變化。甚至有外媒預測:「或許在未來的某一天,中國海軍將頻繁出現在美國家門口的加勒比海。」雖然這種說法可能有些誇張,但中國補給艦隊的擴建確實正在為這種可能性清除技術和後勤上的障礙。

若中國補給艦隊的規模翻倍,中國海軍在印度洋、西太平洋乃至更遠海域的「自由航行」能力將顯著增強。

若中國補給艦隊的規模翻倍,中國海軍在印度洋、西太平洋乃至更遠海域的「自由航行」能力將顯著增強。

鑒於福建艦已正式交付並加入服役,中國即將迎來「三航母+大規模驅逐艦隊」的新時代。如此龐大的水面艦隊,必須有足夠數量的補給艦支持,否則所有的遠洋威懾和訓練只能是紙上談兵。目前,補給艦的擴建計劃正逐步對外公佈,這表明中國海軍的遠洋戰略已從試探性階段轉向明確的方向。

總體而言,中國海軍大規模擴建補給艦隊,這不僅僅是數量上的增加,更是戰略轉型的重要步驟。隨著更多的903型和903A型補給艦陸續加入,中國海軍將實現前所未有的「戰略縱深」。

你 或 有 興 趣 的 文 章