中国航天分析星舰第四次飞行:又一个重要里程碑

作者：龙雪丹1 杨开1 王林1 褚洪杰2

（1.北京航天长征科技信息研究所；2.中国航天科技集团有限公司）

美国东部时间2024年6月6日上午8:50（北京时间2024年6月6日20:50）SpaceX在德克萨斯州星基地的轨道发射台A利用超重B11和星舰S29原型机进行了超重-星舰的第四次综合飞行测试（IFT-4）。尽管助推级在上升过程和返回过程中各有1台发动机异常，星舰飞船级防热瓦仍然有脱落现象，前襟翼在返回过程中部分被烧穿，但成功进行了级间分离、热分离适配器分离，两级分别成功返回海上实现受控溅落。同时，飞行过程中持续接收到传回的数据信号，使SpaceX获得了大量有用数据，该试验结果符合SpaceX预期，标志着超重-星舰的研制实现了又一个新的重要里程碑。

一、计划及目标完成情况

（一）飞行试验计划

IFT-4计划于6月6日从德克萨斯州的星基地发射，发射窗口于美国东部时间上午8:00开放，时长120分钟。飞行轨迹设计与IFT-3基本相同。超重助推级将在发射后几分钟内返回，并溅落墨西哥湾。星舰飞船级再入大气，并在点火65分钟后溅落印度洋。具体飞行时序见表1。

IFT-4的测试重点从超重-星舰的“入轨能力”转至“返回和重复使用能力”。主要目标包括：超重助推级着陆点火，并瞄准海上“虚拟发射塔”的精准软着陆；星舰飞船级经受住再入时的“高温状态”（超过1400℃），并实现受控海上溅落。

为了收集飞船再入过程中的热防护性能，SpaceX对多种热防护方案进行测试，并通过传感器来观察这些位置的温度变化。包括：在星舰底部附近铺设了1块较薄的防热瓦；完全移除了2块防热瓦让不锈钢箭体暴露在环境中；还测试了一些备用的热保护方案。

马斯克的星舰1年3次发射,对中国航天业有何启示？

"对非洲来说,中国航天方案更实惠,还包技术培训"

中国航天还有哪些重大项目要实施?官方揭秘

表1 超重-星舰第三次试飞

飞行时序及实际飞行情况

尤其值得关注的是，本次发射的推进剂加注过程和飞行时序与以往有所不同。

推进剂加注过程。在IFT-3期间，SpaceX首先在T-53分钟时开始向星舰加注液氧，然后在2分钟后向其加注液态甲烷。而IFT-4则相反，在T-49分钟时首先向星舰加注液态甲烷，2分钟后采开始加注液氧。同样的，超重助推级的加注过程亦是如此，IFT-3在T-42分钟开始向超重助推级加注液氧，1分钟后加注液态甲烷。而IFT-4则在T-40分钟开始使用液态甲烷，3分钟后开始加注液氧。总之，为星舰加注推进剂的用时比上次飞行缩短约4分钟，仅比猎鹰9火箭加注推进剂所需的时间长约11分钟。SpaceX没有说明加注过程发生变化的原因，但已经针对储罐区的液氧和甲烷储罐进行了大量改进工作。过去几个月，作为地面系统工作的一部分，垂直储罐被替换为水平储罐。

飞行时序。虽然IFT-4和与IFT-3规划的任务结束（溅落）时间大致相同（大约1小时5分钟），但IFT-4通过删除一些额外IFT-3中飞船在轨进行的飞行目标而发动机重启等试验实现了简化了很多。同时，还添加了三个关键事件。

首先是在超重助推级完成返回点火（boostback burn）之后，也就是飞行大约4分钟之前，SpaceX将抛掉在超重助推级上的热分离适配器。为的是减少飞行最后阶段助推级的质量，据推测该结构连同其所有设备的重量略高于9吨，大约是助推级空载质量的4%。但这是一种非常规程序，仅为此次飞行采取的临时方法。未来的设计方案（超重-星舰V2）中，热分离适配器将大幅减重并集成到超重助推级上，将实现全箭的完全可重复使用。

另外两个事件包括T+01:05:38时的星舰“着陆翻转”机动，以及5秒后的“着陆点火”。除此之外，本次最大动压（MaxQ）预计在飞行后1分02秒达到，而IFT-3达到最大动压的时间是在起飞后52秒，相差10秒。