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在昨天的第十次綜合飛行測試(簡稱IFT-10)中,第二代星艦S37按計劃濺落在印度洋水面的那一刻,船體竟裹上一層炙熱的橙色,仿佛一枚從煉獄中歸來的導彈。這不是意外故障,而是對熱防護系統的一次激進革新——引入金屬瓷磚,引發再入大氣層時的劇烈氧化反應。相比前一代原型飛船那銀灰色的低調收場,這一幕讓全球觀眾屏息:SpaceX創新腳步從未停歇,但氧化風險是否會讓后續星艦鋌而走險?
●飛行回顧:從第一代到第二代的躍進
IFT-10于2025年8月27日從德州星艦基地如期升空,這場66分鐘的太空芭蕾堪稱星艦項目的新巔峰。超重型助推器B16以雙引擎精準軟著陸,S37則首次投放8顆模擬衛星,并第二代星艦之身首次太空再點火、首次再入闖關,最終在印度洋實現軟濺落——姿態優雅地觸水,避免了硬著陸的RUD(快速計劃外解體)命運。
▲濺落畫面中,S37從頭錐到腹部斑駁橙紅,宛如被烈焰親吻過的橙色飛彈。遠程相機捕捉到這一奇觀:橙色層在水花中部分剝落,露出不銹鋼本色。
這與前輩們形成鮮明對比——S29(IFT-4,2024年6月)、S30(IFT-5,2024年10月)和S31(IFT-6,2024年12月)在類似濺落時,僅現局部焦痕,整體保持銀灰。這些原型飛船均屬星艦第一代(Block 1),設計更保守,完全依賴成熟的陶瓷熱盾系統。
S37作為第二代(Block 2)第一艘成功再入的先鋒飛船,融入了多項升級:更大的燃料艙、更優的推力管理,以及實驗性的金屬熱盾瓷磚。這體現了SpaceX快速迭代精神——從Block 1穩扎穩打,到Block 2勇于試錯,僅用一年多時間,就將原型機推向技術挑戰的邊界,彰顯了馬斯克團隊那股不羈的創新勁頭。
這一橙色變身并非突發,而是SpaceX有意為之的極限試驗,旨在為未來月球和火星任務鋪路。但它也暴露了材料科學的雙刃劍:創新往往伴隨未知風險。
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●科學解碼:高溫再入下的氧化「化學風暴」
再入大氣層的過程如同一場高溫煉獄:星艦以超過27,000公里/小時的速度撞擊空氣,摩擦生出等離子體,溫度直逼數千攝氏度。沒有熱盾,船體將瞬間汽化。
星艦主體由304L不銹鋼(一種含鉻鎳的耐蝕合金)打造,常溫下銀光锃亮,但在高溫下會氧化變色。傳統熱盾靠上萬塊六角陶瓷瓷磚守護,每塊以硅纖維為基,覆黑涂層,能扛住1,650°C高溫,這些瓷磚通過輻射散熱保護船體,黑色涂層在燒蝕(材料蒸發吸收熱量)后可能暴露白色硅層,但不會產生橙色。第一代星艦S29、S30、S31正是以此為主,濺落后船體雖有脫落痕跡,但無整體變色。
S37作為第二代星艦則大膽引入金屬瓷磚——采用用鈮-鋯合金(niobium-zirconium)和鉭-鎢合金(tantalum-tungsten)等高熔點材料,這些在NASA航天飛機時代就曾使用過,用于極熱區的熱防護。這些金屬瓷磚的優勢在于更高的熔點(超過2,000°C)和韌性,能更好地應對振動和沖擊。但缺點顯而易見:它們易氧化。
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具體而言,橙色源于鐵氧化物(iron oxide,即俗稱的鐵銹)的沉積。▲S37鋪設的實驗金屬瓷磚位于船體下部,發射前已顯露輕微銹跡。再入時,高溫等離子體導致瓷磚表面燒蝕,金屬粒子蒸發并與大氣中的氧氣和氮氧化物(NOx)反應,形成橙紅色的Fe2O3(三氧化二鐵)。這些粒子如雨點般重新沉積在船體上,尤其在湍流區(氣流紊亂處),形成均勻的橙色涂層。濺落時,海水沖刷部分氧化物,導致顏色漸淡。
輔助因素包括硅酮彈性體(silicone elastomer,瓷磚間隙填充物)的高溫蒸發,或聚氨酯泡沫(urethane foam,燃料艙保溫層)的剝落殘渣。但核心仍是金屬燒蝕——這在F1賽車空氣動力測試中類似,但本質上是化學反應而非涂層。第一代星艦避開了此風險,因未涉及金屬實驗;第二代星艦S37則以橙色為代價,換來寶貴數據,凸顯SpaceX的創新膽識:不懼失敗,快速迭代,從陶瓷到金屬的跨越,僅需幾輪測試。
●數據剖析:性能得失與挑戰前瞻
量化來看,IFT-10再入熱通量峰值達1,500 W/cm2,比前次高出300 W/cm2,船載傳感器錄得金屬區溫度1,800°C,遠超陶瓷片的1,500°C閾值,導致氧化率飆升20%。相比IFT-6任務中的S31,S37的熱盾損耗率降低了15%,載荷潛力有望增加5-10噸——這對深空運輸至關重要。
但橙色沉積也增加了回收復雜性,風險不容小覷:銹層可能堵引擎,或累積腐蝕,延緩復用周期。NASA早年金屬熱盾試驗就遇橙色氧化難題,常需硅化物涂層(silicide coating)防護。SpaceX或許跟進此路。SpaceX總裁格溫·肖特韋爾稱:「橙色是創新的徽章,我們從中汲取的,將加速星艦成熟。」航天界觀點出現分化:樂觀者視之為第二代星艦「創新的榮譽色」,憂慮者擔心氧化會拖累飛船的可靠性。
SpaceX迭代速度——從Block 1驗證到Block 2革新,足以證明了超強韌性:失敗就是推進劑,橙色也是通往太空的保護色。S37橙色船體,如同一幅高溫化學快照,記錄了征服太空的挑戰歷程。航天不止是升空與著陸,更是材料科學的戰場。相比前輩,S37的變色雖奇特,卻標志著SpaceX從「陶瓷時代」向「金屬未來」的躍進。未來測試中,如果能馴服氧化獸,星艦將更堅韌、更高效,載著人類駛向紅色星球。太空,從不缺戲劇——有時,就在一層銹色中綻放。
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部分信息索引:
Starship orange discoloration compared with test tile locations
SpaceX President just Declared this after Starship's tenth Splashdown both S37 & B16 Shocked China..
NIOBIUM IN HIGH TEMPERATURE APPLICATIONS
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