SpaceX“星艦”試飛發(fā)射鏡頭，不是爆炸

北京時間4月20日21點33分，特斯拉CEO、推特CEO馬斯克 (Elon Musk）創(chuàng)立的美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX），其研發(fā)的Starship“星艦”重型運載火箭SN24，在美國南得克薩斯星際基地(Starbase)首飛發(fā)射成功。

不過，SpaceX“星艦”并未如預(yù)期一樣進(jìn)入軌道，而是在發(fā)射第4分鐘左右飛到39公里時，由于“星艦”和推進(jìn)器未能分離，即一二子級分離前發(fā)生故障，航天器未能進(jìn)入軌道，在墨西哥灣上空發(fā)生爆炸，“星艦”執(zhí)行的入軌任務(wù)失敗。

 “星艦”在空中解體爆炸動畫

幾分鐘后，SpaceX發(fā)布推文稱：“星艦”試飛似乎還不夠令人滿意，星艦飛船發(fā)生了非計劃內(nèi)的解體，團隊將繼續(xù)回查數(shù)據(jù)并為我們的下一次飛行測試努力。通過這樣的測試，成功來自于我們學(xué)到的東西，今天（20日）的測試將幫助我們提高“星艦”的可靠性，因為SpaceX尋求讓人類成為多行星。

擁有1.3億粉絲的馬斯克發(fā)推文稱，祝賀SpaceX團隊完成了令人興奮的星艦發(fā)射測試，為幾個月后進(jìn)行的下一次“星艦”發(fā)射測試學(xué)到了很多東西。

另據(jù)報道，盡管此次首飛入軌失敗，但SpaceX員工明顯松了一口氣，其中一個人朝同事噴了一瓶香檳，他們歡呼道“Go Starship!”。報道指，SpaceX團隊已經(jīng)著眼于下一次試飛。

實際上，這次“星艦”發(fā)射過程驚心動魄、幾經(jīng)波折。

此次試飛之前，馬斯克壓低了預(yù)期，形容首次“星艦”軌道發(fā)射成功的概率就像拋硬幣一樣——大約50%，可能需要幾次嘗試才能成功進(jìn)行這次試飛。

這次是SN24任務(wù)，之前有超過23次不同程度失敗的實驗。4月17日，SpaceX曾第一次嘗試發(fā)射“星艦”火箭，但由于超重型助推器的加壓系統(tǒng)出現(xiàn)問題，且短時間內(nèi)無法恢復(fù)工作，因此決定暫停“星艦”火箭的發(fā)射。而此次試飛，“星艦”也沒能發(fā)射升空成功。

據(jù)報道，“星艦”飛船研發(fā)費用非常驚人，高達(dá)30億美元。如果未來成功的話，馬斯克稱不排除以后要再造1000艘“星艦”。此外SpaceX還計劃將“星艦”用于其衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，有望獲得近1400億美元規(guī)模的潛在能力。

但此次“星艦”首飛最終失敗。中國航天報對此評價稱，這種愈炸愈勇的風(fēng)格或許正是SpaceX公司能在20年間迅速崛起的原因之一，同時也警示人們航天創(chuàng)新永遠(yuǎn)是機遇與風(fēng)險并存。

那么，馬斯克的“火星夢”到底有多難？

“星艦”為何如此重要？

事實上，“星艦”是SpaceX有史以來最高的新型飛船，總體高度達(dá)120米（394英尺），比帶有基座的自由女神像高近90英尺，同時還是迄今運力最大的飛船和火箭系統(tǒng)，推力高達(dá)7755噸史上最強。而且，該飛船可重復(fù)使用，目標(biāo)是船員和貨物運送到地球軌道，幫人們前往月球、火星以及更遠(yuǎn)的地方。

另外，“星艦”采用液氧甲烷燃料，擁有火箭助推器中最多的發(fā)動機，包含上下兩個推進(jìn)部分。其中，下層是一個名為“Super Heavy”的超重型助推器，高70米，底部有33個SpaceX研發(fā)的強大猛禽（Raptor）發(fā)動機，為第一級助推器提供動力；上層是“星艦”飛船，高50米，配備6臺“猛禽”發(fā)動機，可運載貨物和人員。

根據(jù)官方信息，兩層發(fā)動機規(guī)模能夠讓星艦在全油門時產(chǎn)生1600萬磅的推力，遠(yuǎn)超過將阿波羅宇航員送上月球的載人飛船“土星五號”。

整體來說，“星艦”與“龍”（Dragon）飛船系列共屬SpaceX載人航天計劃的一部分，此前龍飛船2號已完成八次載人航天飛行任務(wù)，主要為了完成馬斯克的“殖民火星夢”。（詳見鈦媒體App前文：《SpaceX實現(xiàn)首次載人發(fā)射全記錄！馬斯克成功開啟商業(yè)航天新時代》）

馬斯克對火星的向往由來已久。早在 2001 年，馬斯克就策劃了一個“火星綠洲”項目，計劃在火星上建立一個小型實驗溫室，讓來自地球的農(nóng)作物在火星土壤里試著生長。2002年他創(chuàng)立了第三個公司SpaceX，專注于開發(fā)生產(chǎn)低成本高可靠的空間運載火箭，近期抵達(dá)目標(biāo)是月球，遠(yuǎn)期抵達(dá)目標(biāo)是火星。

“如果我們把每個人移居火星的成本控制在 200 萬美元左右，就可以開創(chuàng)一個大市場。預(yù)計地球上1萬至2萬人愿意移民外星球，人們不用節(jié)衣縮食在地球上買房，攢下的錢可以用于移居太空。”馬斯克曾表示。

實際上，SpaceX的獵鷹9號是世界上發(fā)射次數(shù)最多的火箭。但與獵鷹系列火箭相比，面向下一步火星/月球載人載重物發(fā)射，獵鷹推力不夠，無法實現(xiàn)。因此，馬斯克希望制造重型飛船“星艦”——攜帶更多的貨物和更多人“上火星”，而且火箭重復(fù)使用可大大降低發(fā)射成本。

實際上，馬斯克SpaceX“星艦”計劃最早可以追溯到18年前。

2005年11月，SpaceX發(fā)射第一枚火箭獵鷹1號之前，馬斯克首次提到了一種名為“BFR”的重型運載火箭概念，他希望使用煤油-氧氣火箭發(fā)動機的重型火箭，將100噸重物發(fā)射到近地軌道。

2010年7月，SpaceX宣布基于獵鷹火箭開發(fā)重型運載火箭的計劃，以實現(xiàn)其到達(dá)火星的“最終目標(biāo)”；2015年，馬斯克則擬議了一種火星殖民火箭，由當(dāng)時正在開發(fā)的甲烷-氧氣猛禽發(fā)動機提供動力。

2016年9月，馬斯克宣布了一項擬議的星際運輸系統(tǒng)運載火箭，使用猛禽發(fā)動機，具有300噸的近地軌道發(fā)射，擁有可重復(fù)發(fā)射能力。

2017年9月，在第68屆國際宇航大會上，馬斯克將重型火箭稱為大獵鷹火箭 (BFR)。2018年9月，BFR航天器獲得首份合同——由億萬富翁前澤友作（Yusaku Maezawa）資助的DearMoon計劃，將讓前澤友作和六到八位藝術(shù)家在繞月球的自由返回軌道上飛行，從而為火箭的開發(fā)確保了關(guān)鍵資金。

隨后，火箭助推器和航天器分別更名為Super Heavy和“星艦”。由于這是全球第一款超重型火箭，SpaceX對“星艦”飛船原型進(jìn)行了密集測試，包括低空和高空飛行、耐壓測試、任務(wù)演練、靜態(tài)點火等，以實現(xiàn)飛船開發(fā)迭代和增量。曾在SN1、SN3、SN4中發(fā)生點火爆炸。

2020年6月，SpaceX開始為“星艦”飛船火箭建造發(fā)射臺；2020年8月5日，SN5任務(wù)在150米的高空飛行后，成功降落在附近的發(fā)射臺上；2021年2月，SN9發(fā)射到10公里后，“星艦”原型機在著陸時墜毀，因為引擎沒有正確點火。

2020年12月SpaceX“星艦”飛船試飛爆炸的直播畫面

2021年7月，超重型BN3進(jìn)行首次全持續(xù)靜態(tài)點火并點燃三臺發(fā)動機，同時，SpaceX將星際飛船的命名方案從“SN”更改為“Ship”，超重型助推器命名更改為“Booster”。2022年2月，馬斯克在美國德州克薩斯南部星際基地(Starbase) 介紹了“星艦”飛船、猛禽發(fā)動機和佛羅里達(dá)太空港的開發(fā)，“星艦”計劃在2023年前后發(fā)射。

2023年1月，“星艦”進(jìn)行彩排，其中裝滿了超過4500噸的推進(jìn)劑。今年2月9日，“星艦”內(nèi)31臺發(fā)動機以50%油門進(jìn)行靜態(tài)點火（嘗試了33臺，但一臺發(fā)動機無法預(yù)點火，另一臺發(fā)動機中止）。

如今，SpaceX為“星艦”設(shè)定了幾個技術(shù)上有難度的目標(biāo)，包括可以快速、充分地重復(fù)使用超重型助推器和星際飛船。

上周，SpaceX獲得了美國聯(lián)邦航空局 (FAA) 的許可，允許發(fā)射，并在飛行嘗試期間將發(fā)射臺周圍的大片區(qū)域標(biāo)記為禁止進(jìn)入。如今經(jīng)過4月17日暫停首次試飛、以及4月20日的升空失敗，意味著需要等待下一個發(fā)射周期，并需更多發(fā)射試驗才能成功。

據(jù)報道，按照原計劃，火箭發(fā)射后完成最初的爬升，然后將 Super Heavy 助推器投入墨西哥灣，星艦則獨自飛越大西洋、非洲南端和印度洋，最后在夏威夷附近的太平洋降落。

“這枚火箭有上百萬種失敗的可能，”馬斯克最近談到首次飛行任務(wù)時表示，他希望Super Heavy助推器上的發(fā)動機本周不會發(fā)生故障并最終摧毀發(fā)射臺，“我們真正關(guān)心的是能否要失去發(fā)射臺，”

“在發(fā)射當(dāng)天，任何系統(tǒng)都可能出現(xiàn)問題——不僅是運載工具，還有發(fā)射臺上的配套基礎(chǔ)設(shè)施，”美國宇航局前官員、Quantum Space創(chuàng)始人尤爾奇克 (Steve Jurczyk）表示。

據(jù)報道，此前美國一場航天工業(yè)會議上，行業(yè)內(nèi)和政府密切關(guān)注SpaceX與“星艦”飛船的發(fā)射計劃，一些航天行業(yè)負(fù)責(zé)人表示，他們正在分析如何將“星艦”飛船用于未來的任務(wù)。負(fù)責(zé)監(jiān)督美國太空部隊發(fā)射業(yè)務(wù)的Stephen Purdy指出，“星艦”設(shè)計可用于定期發(fā)射運載工具，“我希望他們（SpaceX）能成功。”

星艦，馬斯克“火星移民計劃”的唯一希望？

值得注意的是，“星艦”的發(fā)射不止對SpaceX和馬斯克意義重大。作為一架商用飛行器，它未來有望承擔(dān)多種太空任務(wù)。

樂觀來看，如果下一次“星艦”首飛成功并進(jìn)入軌道，作為人類有史以來最高、最重、推力最強的可重復(fù)式液氧甲烷燃料火箭，“星艦”可將有望完成人類對宇宙探索和外太空布局的設(shè)想，人類去火星再也不是“天方夜譚”；同時美國宇航局（NASA）的再次登月計劃有望提前實現(xiàn)，馬斯克將重寫“人類殖民火星夢”劇本。

馬斯克曾將星艦稱為太空技術(shù)的“圣杯”，多年來一直是他推崇的重要項目，成功發(fā)射短期內(nèi)將擴大SpaceX在全球航天領(lǐng)域中的主導(dǎo)地位。

按照最新時間表，“星艦”最早可在2025年底將美國NASA航天員送上月球表面。此外，日本億萬富翁前澤友作以及8名成員有望搭上“星艦”開啟月球之旅。

除了幫助人類重返月球，“星艦”還可以推動新型天體物理學(xué)和行星科學(xué)的發(fā)展，因為它可以發(fā)射超出其他飛行器荷載的重型科學(xué)設(shè)備，如望遠(yuǎn)鏡、天文臺、衛(wèi)星和行星際宇宙飛船，將這些設(shè)備以更便宜的方式送入太空。

SpaceX表示，“星艦”最多能夠?qū)?50噸的有效載荷運送到近地軌道，意味著可以讓100個人上太空，推力是普通獵鷹火箭的五到十倍，從而大大降低將科學(xué)實驗設(shè)備和天文臺送入太空的成本，將整個家“搬上火星”似乎不再是夢想。

最近幾年，“星艦”發(fā)射失敗次數(shù)非常多，它完成了多次具有里程碑意義的火箭試驗。

實際上，中國、美國、俄羅斯等國家正在開展空間站研究計劃，一場“太空競賽”已經(jīng)開打。

據(jù)新華社3月16日報道，中國空間站的“問天”和“夢天”實驗艙于2022年升空，目前實驗艙內(nèi)的科學(xué)實驗設(shè)施研制進(jìn)展順利，將按期發(fā)射入軌，支持開展大規(guī)模、多學(xué)科科學(xué)研究，支持在軌開展1000余項研究項目。此外，中國與歐空局有10個空間站合作項目正在進(jìn)行，另外中國與聯(lián)合國外空司合作已遴選出第一批共9個國際合作項目，未來中國會每兩到三年向國際征集新項目建議。

而美國NASA主導(dǎo)的太空“阿耳忒彌斯”（Artemis）計劃于2017年成立，并在2022年11月成功發(fā)射阿爾忒彌斯1號登月火箭。按照計劃，2024年進(jìn)行阿提米絲2號載人發(fā)射，阿提米絲3號載人登月計劃將于2025年進(jìn)行，餅將于2027年與月球門戶對接，之后每年美國宇航員將登陸月球。目前包括美國、法國、澳大利亞、加拿大、日本、意大利等共22個國家及地區(qū)簽署加入阿爾忒彌斯協(xié)定。

不過，盡管認(rèn)為美國NASA對承包商管理不善，“阿耳忒彌斯”計劃的成本和時間表可能會超支和延遲。但鑒于SpaceX的出色能力，馬斯克的“星艦”有望在NASA的支持下完成登陸月球、火星發(fā)射任務(wù)。

“SpaceX公司希望可以通過這套新型的著陸回收系統(tǒng)，縮減‘星艦’飛船發(fā)射周期，使其可以接近飛機航班周期，降低發(fā)射成本，加快發(fā)射速度，從而實現(xiàn)星際移民。目前，這種新型著陸回收系統(tǒng)初次回收使用時間待定，如果未來這種新型地面著陸回收系統(tǒng)能夠成功發(fā)揮作用，將是地面支持技術(shù)的一大突破。”今年3月，中科宇航和中科院力學(xué)研究所團隊五位專家，在中國航天科技集團主管期刊《中國航天》刊登的文章中稱。

上述專家在另一篇《中國航天》刊登的文章中直言，世界上只有SpaceX公司的商業(yè)可回收火箭實現(xiàn)了成功入軌，并引領(lǐng)著運載前沿技術(shù)的發(fā)展。對于中國商業(yè)運載而言，應(yīng)直面差距，充分辨識可重復(fù)使用火箭的關(guān)鍵技術(shù)，不斷深入學(xué)習(xí)，推動新的技術(shù)創(chuàng)新和嘗試，全面突破可重復(fù)使用技術(shù)，向著航天強國不斷邁進(jìn)。（本文首發(fā)鈦媒體App，作者｜林志佳）

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