SpaceX 的星際飛船火箭在 4 月 20 日的首次試飛中發生了災難性的旋轉,在升空僅 239 秒後就發生爆炸並解體。
在SpaceX就故障原因發表官方聲明之前,該公司的中國競爭對手聲稱,火箭的智能飛行控制系統可能在最需要的時候出現故障。
據北京航天系統工程研究所稱,如果智能推力矢量控制系統按計劃工作,即使出現多個發動機故障,星艦火箭也可以進入太空。該系統旨在實時檢測和診斷問題,從而可以更快、更準確地響應緊急情況。
北京研究所是中國長征運載火箭的總設計單位。官方報紙《中國航天報》於 4 月 27 日在其微信社交媒體賬戶上發布了對該研究所進行的星際飛船發射的分析。
4 月 29 日,埃隆·馬斯克在 Twitter Spaces 關於首次星際飛船發射的討論中證實了這一理論。
他說,Starship 在 T+85 秒(預定發射後 85 秒)失去了推力矢量控制。
“如果我們保持推力矢量控制並加大油門,這是我們應該做的……那麽我們就會進入分段階段,”馬斯克補充道。
Starship 火箭是有史以來最大的火箭,高 119 米(390 英尺),發射時重約 5,000 噸。它被設計為完全可重復使用,能夠攜帶多達 100 人或 100 噸貨物執行前往火星和其他太空目的地的任務。
火箭的發動機被編程為在飛行過程中節流,以減少火箭的負載。根據該研究所的報告,這是 SpaceX 使用的標準程序,類似於獵鷹 9 號火箭的程序。
不過,中國研究人員分析稱,在這次飛行中,部分發動機出現故障,失去了推力,但節流過程仍在按程序進行。
他們說,如果智能控制系統一直在工作,它可能會檢測到推力的損失並相應地調整發動機輸出以維持火箭的爬升。
SpaceX 的獵鷹 9 號火箭具有飛行故障診斷和處置能力。
他們在報告中說:“在飛行測試任務中,火箭至少有兩次能夠關閉故障發動機並完成軌跡重新規劃,最終實現準確入軌。”
這表明“SpaceX對飛行故障診斷和在線處置技術有了初步了解”。
因此,超重型星艦應具備一定的在線故障處理能力,以應對首飛過程中可能出現的各類故障。
報告稱,對發射視頻的逐幀分析表明,在大約 80-90 秒的飛行過程中,一些發動機發生故障並產生幹擾扭矩。
根據中國研究人員的計算,其余11臺具有旋轉能力的發動機只需旋轉1度左右,就可以彌補至少8臺固定發動機的損失。
“這是因為旋轉發動機的力臂比產生幹擾力的固定發動機大得多,”他們說。
根據他們對視頻和數學模型的分析,有八臺發動機出現故障,比 SpaceX 遙測顯示的數量還要多。
但他們補充說,“火箭的姿態控制能力應該足夠,火箭的姿態不應該偏離”成致命的旋轉。
中國團隊表示,它不得不主要依靠視頻進行分析,因為 SpaceX 的遙測數據似乎是錯誤的。
馬斯克也證實了這個問題。 “在 T+27 秒,SpaceX 由於某種能量事件而失去通信,”他說。
據中國研究人員稱,Starship 可能遇到了 AI 未被編程處理的意外故障或異常,導致系統關閉或故障。
例如,Starship 的伺服系統使用發動機排水作為驅動能源來操作 13 個擺動發動機。發動機故障可能導致伺服系統能量不足,導致部分擺動伺服機構發生故障,導致航天器姿態控制不穩定。
發動機運行異常還可能導致控制電路故障,導致伺服運行異常,失去穩定航天器姿態的有效控制力。
但報告稱,當星際飛船火箭發動機的高速噴射流在升空過程中對發射臺造成損壞時,星際飛船發動機的命運可能已經註定。
研究人員表示,根據實時視頻和發射後照片分析,高速急流直接破壞了發射臺的水泥基礎,部分巖石飛入數百米外的海中。
飛揚的碎片還對附近的油箱、起重機和廣播車輛造成了不同程度的損壞。一些星際飛船的熱瓦被發現散落在發射場附近。
“作為世界上起飛推力最大的火箭,Starship在升空過程中由於發動機高溫高速噴射流,經歷了極其惡劣的力、熱和噪聲環境。這可能是一些發動機在點火期間無法正常工作的原因,”報告稱。
但馬斯克不同意。他說,由於條件不理想,SpaceX 在發射開始時故意關閉了三個引擎。他說,SpaceX 沒有“看到巖石龍卷風實際上以物質方式損壞發動機或隔熱罩的證據”。
這家總部位於北京的研究所正在領導長征九號火箭的開發,這是一種與星際飛船大小和設計相似的兩級可重復使用火箭。
長征九號火箭旨在支持中國的深空探索目標,包括載人登月和未來的載人火星任務。
“這次測試是 SpaceX 如何嘗試新事物並快速做出改變的一個例子,”該研究所的研究團隊在報告中說。
“此次試驗對超重型推進系統的性能進行了部分評估,但由於沒有對推力下降等故障進行在線智能響應,無法完成星艦飛船的軌道飛行評估,”他們表示。