马斯克在SpaceX首次财报电话会议上宣布,星舰最棘手的热防护系统问题已基本解决。他表示:“我不想说大话,但我觉得热防护问题目前已经解决了。从数据和目视检查的所有迹象来看,我们已经解决了这个问题。这并不意味着我们不会改进,但现阶段我们看不到任何阻碍实现快速重复使用的技术障碍。”
星舰的热防护系统由约18,000块六角形陶瓷瓦片组成,覆盖在上层级的迎风面,用于保护不锈钢结构免受再入大气层时极端高温的侵袭。在下降过程中,大气摩擦产生数千摄氏度的高温,并形成足以熔化未防护金属的等离子流。这些瓦片通过吸收、辐射和隔热来抵御能量,使飞船能够幸存并可能再次飞行。
热防护瓦片一直是星舰研发中的难点。在早期的试飞中,由于振动、气动载荷以及使用销钉和粘合剂的固定方法不完善,大量瓦片在上升阶段脱落。瓦片之间的缝隙让高温等离子体渗入,对底层结构造成二次损伤和热点。这些问题与NASA航天飞机面临的挑战相似,其陶瓷瓦片需要在任务之间进行大量、劳动密集型的检查和更换,阻碍了快速周转。
SpaceX通过迭代改进了材料、标准化瓦片形状、优化固定技术、增加二次烧蚀层,并测试了如“crunch wrap”毛毡等密封方法来封闭缝隙。在第10至12次飞行中,瓦片保持情况明显改善,但系统能否支持快速重复使用所需的最少翻新目标,仍存疑问。
7月24日的第13次飞行提供了决定性证据。Ship 40采用了刻意更严苛的飞行剖面,以高于典型运行载荷的压力考验热防护系统。它成功部署了20颗运行中的Starlink V3卫星,这是星舰任务首次搭载此类有效载荷,并进行了在轨Raptor发动机二次点火,随后执行了受控再入。六颗卫星上的摄像头和机载传感器在整个飞行过程中传回了大量热防护系统的影像和数据。
飞船随后在印度洋实现了迄今最平稳的溅落,保持完整并漂浮,而非像之前任务那样解体或爆炸。这使得无人机检查和热防护系统的近实时遥测成为可能。飞行后分析显示,大部分瓦片保持附着,仅出现轻微损伤和有限的接缝等离子体痕迹。马斯克指出,这次任务“提供了我们需要的一切热防护数据,甚至更多”。结合目视检查,这些结果支撑了他关于快速重复使用的核心技术障碍已被清除的评估。
尽管改进仍将继续,但第13次飞行标志着星舰迈向运营未来的关键一步。热防护问题的解决,为星舰实现高频次发射、卫星部署和深空任务奠定了基础,也增强了外界对SpaceX重复使用能力的信心。