SpaceX在8月7日,完成了星舰SN20原型机的组装,整个火箭高度达到了120米左右(包括顶部和底部各9米高的组件、70米高的超重型火箭,以及50米高的星舰本体),成为史上最高的火箭。为了确保星舰SN20的组装,整个发射台的高度被建造到了145米。
△图源:马斯克 twitter
身为第一艘轨道星舰,S20必须经受住前所未有的再入高温考验,因此,需要在整舰迎风面贴满隔热片,使用六角形隔热片数以千计甚至上万片。(注:(原来代号为SN20,6月下旬悄然变更为S20(Ship 20/Starship 20)
KUKA机器人为S20头锥安装隔热片,有网友数了下,总共15500块。
“星舰”隔热瓦的安装有点类似我们装修打家具,里面要打一层“发泡胶”。当然,“星舰”的“发泡胶”是一种毛毡状的二氧化硅气凝胶,也就是毛细丝,它的质量轻,减震性能好,可以防止隔热瓦碎裂,同时还能在一定程度上起到保温的作用。而更重要的是它一遇到热源,比如重返大气层时的高温,就非常富有黏性,粘到钢板和隔热瓦上下不来, 非常结实。
很像做家具打发泡胶
底层的二氧化硅气凝胶毛毡
头锥迎风面贴满隔热片
有网友发现整个隔热层包裹星舰看起来不太平直,尤其是前后翼部分隔热片并不是沿着直线一路拼接,这是什么原因?
我们知道,当星舰再入时,舰体迎风面会产生一种冲击波,形成高温等离子体,所幸这种等离子体主要在舰体周围流动,而不是直接接触舰体。但冲击波与星舰表面之间形成的对流热传导仍然非常热,这就是为什么星舰必须使用隔热片的根本原因。问题是高温等离子体并不会均匀流动,流动时会产生一系列压差,导致受热面相当复杂。好在SpaceX已经通过计算机模拟出来再入结果,需要包裹的受热面已经超出迎风面,于是隔热片包裹星舰看起来不太平直。
隔热片会脱落吗?
如果真的发生脱落,“星舰”的不锈钢本体就要发挥作用了,它的散热耐热能力其实还可以,只要不碰到焊点,少量掉隔热瓦产生的热量是可以分散掉,所以危险性低,这与“哥伦比亚”号航天飞机是不同的。另外,隔热瓦做成小块,也就是为了降低脱落后的危险性,小片脱落,总比一大片脱落要好。
做成小块比大块好
除了气凝胶之外,还有固定卡扣
当然,“星舰”隔热瓦除了依靠二氧化硅气凝胶粘住之外,在箭体外壁还焊有固定卡扣,通过这些卡扣固定住隔热瓦,进一步增加安全性。另外,对于最为关键的舵面小翼部分,则采用专门定制的异性隔热瓦,特别厚,而且保证安装之后严丝合缝、服服贴贴,像鳞片一样,毕竟“哥伦比亚”号航天飞机爆炸的教训,就是翼端的防热瓦被砸损坏烧毁,一点也马虎不得。
破了个洞的SN17,也贴有部分隔热瓦
其实,这并不是“星舰”第一次贴隔热瓦了。从去年上半年开始,“星舰”就已经在测试这种黑色蜂巢状隔热瓦,最开始时只有两三片防热瓦,到后来的原型机上已经贴了几十块,说明它已经过充分的验证,结果还不错。
星舰回收是这样滑翔的,所以只用贴一面
只有一侧贴了隔热瓦,“星舰”会不会两边的重量不一致,导致升空时候倾斜呢?
实际上,这种重心不居中可以通过发动机矢量矫正回来,而且虽然约15500块隔热瓦很重,但是相比S20和B4燃料的重量,还是很轻的,箭体在发射时可能真的偏移不多。
总结:
从火箭体型上来看,星舰确实可以称为“超级重型火箭”,S20和B4这次只是总装合练,它们在回归车间之后,将拆除发动机,分别进行加压检测,然后将“猛禽”发动机装回去,再让S20和B4进行多轮静态点火测试。如果都没问题的话,就再次让它们“合体”,准备进行真正的轨道级测试了。按照SpaceX“强迫劳动”的速度,估计在和这个月底下个月初就可以正式发射了,不过,这第一次轨道级发射注定是“有去无回”,不会回收。
按照马斯克的计划,星舰将在2024年开始执行任务,并且将人类送往火星,因此星舰的研发时间非常有限。对于大众来说,星舰的研发,无论成败都可以“大饱眼福”~