SpaceX“星艦”試飛發(fā)射鏡頭，不是爆炸

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

不過(guò)，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(shí)，由于“星艦”和推進(jìn)器未能分離，即一二子級(jí)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(dòng)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(jì)劃內(nèi)的解體，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)回查數(shù)據(jù)并為我們的下一次飛行測(cè)試努力。通過(guò)這樣的測(cè)試，成功來(lái)自于我們學(xué)到的東西，今天（20日）的測(cè)試將幫助我們提高“星艦”的可靠性，因?yàn)镾paceX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(tuán)隊(duì)完成了令人興奮的星艦發(fā)射測(cè)試，為幾個(gè)月后進(jìn)行的下一次“星艦”發(fā)射測(cè)試學(xué)到了很多東西。

另?yè)?jù)報(bào)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(gè)人朝同事噴了一瓶香檳，他們歡呼道“Go Starship!”。報(bào)道指，SpaceX團(tuán)隊(duì)已經(jīng)著眼于下一次試飛。

實(shí)際上，這次“星艦”發(fā)射過(guò)程驚心動(dòng)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(guò)23次不同程度失敗的實(shí)驗(yàn)。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(wèn)題，且短時(shí)間內(nèi)無(wú)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(méi)能發(fā)射升空成功。

據(jù)報(bào)道，“星艦”飛船研發(fā)費(fèi)用非常驚人，高達(dá)30億美元。如果未來(lái)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(jì)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(guó)航天報(bào)對(duì)此評(píng)價(jià)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(shí)也警示人們航天創(chuàng)新永遠(yuǎn)是機(jī)遇與風(fēng)險(xiǎn)并存。

那么，馬斯克的“火星夢(mèng)”到底有多難？

“星艦”為何如此重要？

事實(shí)上，“星艦”是SpaceX有史以來(lái)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(shí)還是迄今運(yùn)力最大的飛船和火箭系統(tǒng)，推力高達(dá)7755噸史上最強(qiáng)。而且，該飛船可重復(fù)使用，目標(biāo)是船員和貨物運(yùn)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(dòng)機(jī)，包含上下兩個(gè)推進(jìn)部分。其中，下層是一個(gè)名為“Super Heavy”的超重型助推器，高70米，底部有33個(gè)SpaceX研發(fā)的強(qiáng)大猛禽（Raptor）發(fā)動(dòng)機(jī)，為第一級(jí)助推器提供動(dòng)力；上層是“星艦”飛船，高50米，配備6臺(tái)“猛禽”發(fā)動(dòng)機(jī)，可運(yùn)載貨物和人員。

根據(jù)官方信息，兩層發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)模能夠讓星艦在全油門時(shí)產(chǎn)生1600萬(wàn)磅的推力，遠(yuǎn)超過(guò)將阿波羅宇航員送上月球的載人飛船“土星五號(hào)”。

整體來(lái)說(shuō)，“星艦”與“龍”（Dragon）飛船系列共屬SpaceX載人航天計(jì)劃的一部分，此前龍飛船2號(hào)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(mèng)”。（詳見(jiàn)鈦媒體App前文：《SpaceX實(shí)現(xiàn)首次載人發(fā)射全記錄！馬斯克成功開(kāi)啟商業(yè)航天新時(shí)代》）

馬斯克對(duì)火星的向往由來(lái)已久。早在 2001 年，馬斯克就策劃了一個(gè)“火星綠洲”項(xiàng)目，計(jì)劃在火星上建立一個(gè)小型實(shí)驗(yàn)溫室，讓來(lái)自地球的農(nóng)作物在火星土壤里試著生長(zhǎng)。2002年他創(chuàng)立了第三個(gè)公司SpaceX，專注于開(kāi)發(fā)生產(chǎn)低成本高可靠的空間運(yùn)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(gè)人移居火星的成本控制在 200 萬(wàn)美元左右，就可以開(kāi)創(chuàng)一個(gè)大市場(chǎng)。預(yù)計(jì)地球上1萬(wàn)至2萬(wàn)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(shí)際上，SpaceX的獵鷹9號(hào)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(wú)法實(shí)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(shí)際上，馬斯克SpaceX“星艦”計(jì)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(hào)之前，馬斯克首次提到了一種名為“BFR”的重型運(yùn)載火箭概念，他希望使用煤油-氧氣火箭發(fā)動(dòng)機(jī)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(kāi)發(fā)重型運(yùn)載火箭的計(jì)劃，以實(shí)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(shí)正在開(kāi)發(fā)的甲烷-氧氣猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。

2016年9月，馬斯克宣布了一項(xiàng)擬議的星際運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)載火箭，使用猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)，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(guó)際宇航大會(huì)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(wàn)富翁前澤友作（Yusaku Maezawa）資助的DearMoon計(jì)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(kāi)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(duì)“星艦”飛船原型進(jìn)行了密集測(cè)試，包括低空和高空飛行、耐壓測(cè)試、任務(wù)演練、靜態(tài)點(diǎn)火等，以實(shí)現(xiàn)飛船開(kāi)發(fā)迭代和增量。曾在SN1、SN3、SN4中發(fā)生點(diǎn)火爆炸。

2020年6月，SpaceX開(kāi)始為“星艦”飛船火箭建造發(fā)射臺(tái)；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(tái)上；2021年2月，SN9發(fā)射到10公里后，“星艦”原型機(jī)在著陸時(shí)墜毀，因?yàn)橐鏇](méi)有正確點(diǎn)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(diǎn)火并點(diǎn)燃三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)，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(guó)德州克薩斯南部星際基地(Starbase) 介紹了“星艦”飛船、猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)和佛羅里達(dá)太空港的開(kāi)發(fā)，“星艦”計(jì)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(guò)4500噸的推進(jìn)劑。今年2月9日，“星艦”內(nèi)31臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)以50%油門進(jìn)行靜態(tài)點(diǎn)火（嘗試了33臺(tái)，但一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法預(yù)點(diǎn)火，另一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)中止）。

如今，SpaceX為“星艦”設(shè)定了幾個(gè)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(guó)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(tái)周圍的大片區(qū)域標(biāo)記為禁止進(jìn)入。如今經(jīng)過(guò)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(gè)發(fā)射周期，并需更多發(fā)射試驗(yàn)才能成功。

據(jù)報(bào)道，按照原計(jì)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(dú)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(wàn)種失敗的可能，”馬斯克最近談到首次飛行任務(wù)時(shí)表示，他希望Super Heavy助推器上的發(fā)動(dòng)機(jī)本周不會(huì)發(fā)生故障并最終摧毀發(fā)射臺(tái)，“我們真正關(guān)心的是能否要失去發(fā)射臺(tái)，”

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

據(jù)報(bào)道，此前美國(guó)一場(chǎng)航天工業(yè)會(huì)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(jì)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(lái)的任務(wù)。負(fù)責(zé)監(jiān)督美國(guó)太空部隊(duì)發(fā)射業(yè)務(wù)的Stephen Purdy指出，“星艦”設(shè)計(jì)可用于定期發(fā)射運(yùn)載工具，“我希望他們（SpaceX）能成功。”

星艦，馬斯克“火星移民計(jì)劃”的唯一希望？

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

樂(lè)觀來(lái)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(lái)最高、最重、推力最強(qiáng)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(duì)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(shí)美國(guó)宇航局（NASA）的再次登月計(jì)劃有望提前實(shí)現(xiàn)，馬斯克將重寫“人類殖民火星夢(mèng)”劇本。

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

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

除了幫助人類重返月球，“星艦”還可以推動(dòng)新型天體物理學(xué)和行星科學(xué)的發(fā)展，因?yàn)樗梢园l(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(tái)、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(yùn)送到近地軌道，意味著可以讓100個(gè)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(shí)驗(yàn)設(shè)備和天文臺(tái)送入太空的成本，將整個(gè)家“搬上火星”似乎不再是夢(mèng)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(yàn)。

實(shí)際上，中國(guó)、美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家正在開(kāi)展空間站研究計(jì)劃，一場(chǎng)“太空競(jìng)賽”已經(jīng)開(kāi)打。

據(jù)新華社3月16日?qǐng)?bào)道，中國(guó)空間站的“問(wèn)天”和“夢(mèng)天”實(shí)驗(yàn)艙于2022年升空，目前實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施研制進(jìn)展順利，將按期發(fā)射入軌，支持開(kāi)展大規(guī)模、多學(xué)科科學(xué)研究，支持在軌開(kāi)展1000余項(xiàng)研究項(xiàng)目。此外，中國(guó)與歐空局有10個(gè)空間站合作項(xiàng)目正在進(jìn)行，另外中國(guó)與聯(lián)合國(guó)外空司合作已遴選出第一批共9個(gè)國(guó)際合作項(xiàng)目，未來(lái)中國(guó)會(huì)每?jī)傻饺晗驀?guó)際征集新項(xiàng)目建議。

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

不過(guò)，盡管認(rèn)為美國(guó)NASA對(duì)承包商管理不善，“阿耳忒彌斯”計(jì)劃的成本和時(shí)間表可能會(huì)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(guò)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(jī)航班周期，降低發(fā)射成本，加快發(fā)射速度，從而實(shí)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(shí)間待定，如果未來(lái)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(tuán)隊(duì)五位專家，在中國(guó)航天科技集團(tuán)主管期刊《中國(guó)航天》刊登的文章中稱。

上述專家在另一篇《中國(guó)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(shí)現(xiàn)了成功入軌，并引領(lǐng)著運(yùn)載前沿技術(shù)的發(fā)展。對(duì)于中國(guó)商業(yè)運(yùn)載而言，應(yīng)直面差距，充分辨識(shí)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(dòng)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(qiáng)國(guó)不斷邁進(jìn)。（本文首發(fā)鈦媒體App，作者｜林志佳）

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