SpaceX在下一次试飞前将星际飞船灭火能力提升15倍

在美国联邦航空管理局（FAA）和SpaceX公司发布了两份新闻稿之后，后者的负责人埃隆-马斯克（Elon Musk）分享了该公司在星际飞船试飞过程中需要完成的63项变更的完整清单。今年 4 月，SpaceX 的星际飞船超重型助推器与上面的末级飞船一起飞上了天空，在飞行测试六个月后，SpaceX 似乎准备再次进行轨道测试尝试。

上个月试射前，超重型助推器的 33 个发动机清晰可见。图片：SpaceX 太空探索技术公司

首次将"星际飞船"送入轨道非常棘手，因为 SpaceX 只进行过一次"超重型"助推器的试飞，而这是"星际飞船"火箭系统最复杂的组成部分。由于 SpaceX 与美国国家航空航天局（NASA）关系密切，星际飞船测试计划的最初阶段主要集中在二级飞船的飞行上。美国国家航空航天局（NASA）已授予 SpaceX 数十亿美元的合同，让宇航员登陆月球，这对世界上任何一家公司来说都是前所未有的机会。

超重型助推器需要将燃料运送到轨道推进剂库，这对星际飞船的结构至关重要。该推进剂库将为未来执行月球或火星任务的飞船提供燃料。不过幸运的是，SpaceX 公司已经完成了联邦航空局要求的 63 个项目中的 57 个，为下一次飞行做好了准备。根据马斯克的说法，有六个项目不在第二次试飞的范围内，但联邦航空局似乎决心要确保这枚正在研制中的世界上最大的火箭对环境和人类都是安全的，因为上一次试飞在发射场造成的巨大冲击让许多人目瞪口呆。

火箭给 SpaceX 带来多重障碍的一个重要原因是猛禽火箭发动机。与"猎鹰 9 号"火箭的"梅林"发动机不同的是，"猛禽"发动机是一种开式循环、气体发生器设计，而"猎鹰 9 号"火箭的"猛禽"发动机则是一种全流量、分段燃烧和甲烷燃料火箭发动机。这使得它比梅林发动机的功率大得多，而且由于流经它的所有气体都被重新引导到燃烧室，因此效率也得到了提高。

气体发生器循环轴和梅林发动机的喷嘴。图片： 太空探索技术公司

这种高效率的代价是发动机更加复杂，更容易发生泄漏。从马斯克分享的最新细节来看，在星际飞船首次试飞后，SpaceX 需要修复的 63 个整改项目中，与泄漏有关的项目是唯一剩下的。

SpaceX 在猎鹰计划早期建造的一些首批发动机使用了烧蚀室压力，因为这种发动机更容易设计和建造。然而，由于需要使发动机更可重复使用，该公司改变了这种设计，因为这些燃烧室使用后最终必须更换。现在，燃烧室通过在系统周围流动的超冷推进剂进行冷却，"猛禽"将这些气体重新导回燃烧室内部，以提高发动机的性能。

"猛禽"系统的另一个主要优点是其燃料选择。"梅林"使用煤油作为燃料，会产生烟尘，而前者使用的是甲烷，燃烧干净，可改善发动机维护。

在马斯克分享的清单中，有六个项目仍未选中，其中五个与发动机或其部件直接相关。这六个项目包括点火器密封设计、氧气阀和密封件、热气歧管和航空电子设备，气体歧管是马斯克在四月试飞后最先谈到的问题之一。

马斯克解释说："上一枚火箭的发动机有点杂乱无章，这些发动机的制造和测试历时一年......所以我们有一个所谓的热气歧管。它把富含燃料的气体从燃料点动力头输送到主舱。或者将其输送到主气室上方的一个区域，然后与富氧气体混合，进入主气室燃烧。我们对热气歧管进行了一系列改进，这可以说是发动机中风险最大、最危险的部分。它也是热气泄漏的主要部位，即富含甲烷的热气通过燃料歧管的螺栓孔泄漏。因此，它的温度会很高，如果温度很高，就会出现缺口。因此，要改进热气歧管的设计，并提高热气歧管螺栓的扭矩，以尽量减少高压下热气燃料泄漏的可能性。这是最大的改进之一。"

从上一次星际飞船飞行到这一次有了有大量的变化，变化远远超过一千项。所以我认为下一次飞行成功的概率 你知道进入轨道的概率 比上一次要高得多 也许是百分之六十 这要看我们的阶段分离做得怎么样了。"

航天飞机发动机上的热气歧管以黑色显示。图片： Boeing/Rocketdyne

气体密封件是 SpaceX 在 Merlin 1D 上比之前版本升级的主要部件之一，因为它们很容易发生泄漏。这种泄漏是任何火箭的最大风险之一，尤其是那些使用多个发动机的火箭。

为下一次"星际飞船"飞行而对"猛禽"发动机进行的升级包括在发动机舱内增加更多的甲烷传感器，设计部件以"捕捉"任何可能发生的泄漏，增加更多的泵温度传感器，以及改进万向球系统。从要求来看，4 月份测试失败的另一个原因是火箭发动机系统的万向球系统没有达到预期的性能，因为 SpaceX 现在必须对整个万向球组件进行润滑。

当然，63 个细列项目还需要增加许多额外的项目。例如，对于一些可能成为未来飞行一部分的升级，SpaceX 必须更换歧管、法兰和阀门。这些升级已经完成，该公司还增加了 90 多个摄像头，以监控高度近 400 英尺的火箭中的泄漏。

值得注意的是，管理这些泄漏以及由此引发的任何火灾是星际飞船四月试飞缓解报告的一个主要特点。SpaceX 为下一次飞行重新设计了灭火系统，并将其强度提高了 15 倍。发动机舱起火是首批星际飞船试飞的常态，当时试飞的是上面级飞船。