馬斯克火星夢邁進一步:史上最強火箭SpaceX星艦升空后爆炸|天天新資訊
SpaceX“星艦”系統(tǒng)順利升空。
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“星艦”升空不久后爆炸。
美國中部時間4月20日8時33分(北京時間4月20日21時33分)許,SpaceX“星艦”系統(tǒng)滿載著超過4500公噸推進劑從得克薩斯州起飛,執(zhí)行首次軌道級測試飛行任務(wù),升空不久后爆炸。航天器未能進入軌道,但這并不是致命的失敗。盡管失去了火箭,但一直在歡呼、鼓掌的SpaceX員工看起來感到如釋重負,一名員工甚至向同事噴灑了一瓶香檳。
“通過這樣的測試,成功來自于我們所學(xué)到的東西,今天的測試將幫助我們提高 ‘星艦’的可靠性,因為SpaceX尋求讓生命多行星化?!盨paceX在推特上祝賀團隊,并表示團隊將繼續(xù)審查數(shù)據(jù)并致力于下一次飛行測試。
SpaceX創(chuàng)始人埃隆·馬斯克隨后發(fā)布推文:“祝賀SpaceX團隊對星艦進行了激動人心的測試發(fā)射!為準備幾個月后的下一次測試學(xué)到了很多東西?!?/p>
馬斯克曾預(yù)測“星艦”首飛成功率50%,暗示火箭可能在第一次軌道試飛時爆炸。這次發(fā)射避免了在發(fā)射臺上爆炸的最壞情況,否則將需要進行大量維修,這也是馬斯克發(fā)射前最擔心的事。
“星艦”系統(tǒng)由第一級“超重”火箭和第二級“星艦”飛船構(gòu)成,未來兩者皆可重復(fù)使用。但本次發(fā)射并不打算讓“星艦”飛船垂直著陸或利用發(fā)射塔捕獲“超重”火箭助推器。按照原計劃,從得克薩斯州南部升空后,“星艦”將進入地球軌道向東飛行,“超重”火箭助推器會落入墨西哥灣,剩下“星艦”飛船獨自飛越大西洋、非洲南端和印度洋,最后在夏威夷附近的太平洋濺落。
在此之前,“星艦”經(jīng)歷了多代技術(shù)迭代,原型機一邊爆炸一邊“出爐”,一路試錯一路更新,將馬斯克用互聯(lián)網(wǎng)思維造火箭的想法發(fā)揮到極致。傳統(tǒng)的航空航天公司會試圖提前預(yù)測和預(yù)防盡可能多的故障,但這種方法需要金錢和時間,并可能導(dǎo)致過度設(shè)計。相反,SpaceX更像是一家硅谷的軟件公司,提倡“快速失敗,但學(xué)得更快”。
象征著太空飛行的現(xiàn)代化、商業(yè)化
馬斯克的火星殖民計劃是在未來幾十年送大約100萬人上火星,在火星上建造一座自給自足的城市。而運輸工具就是“星艦”,他希望建造1000枚以上的“星艦”運送生命到火星。SpaceX完全可重復(fù)使用運輸系統(tǒng)“星艦”是馬斯克火星夢的基石,馬斯克曾形容這是“非?,F(xiàn)代的諾亞方舟”。
“星艦”系統(tǒng)被認為將是有史以來最強大的運載火箭,整體高120米,直徑9米,完全可重復(fù)使用時運載能力最高可達150公噸。一級“超重”火箭配置33臺“猛禽”發(fā)動機,二級“星艦”飛船配置3臺“猛禽”發(fā)動機和3臺“猛禽真空”發(fā)動機。“猛禽”發(fā)動機采用液氧甲烷推進劑,推力是SpaceX獵鷹9號火箭“梅林”發(fā)動機的兩倍?;鹦谴髿庵械募淄榱頢paceX有朝一日可以在火星上為“星艦”補充燃料。
在得克薩斯州南部博卡奇卡村附近的基地中,SpaceX公司的第一艘軌道星際飛船放置在其巨大的超級重型助推器之上。
“星艦”系統(tǒng)設(shè)計用于送宇航員和貨物到地球軌道、月球、火星和更遠的地方,它可以攜帶100人進行長時間星際飛行,也可以發(fā)射衛(wèi)星和太空望遠鏡,幫助建立月球基地?!靶桥灐憋w船未來還可以在地球上實現(xiàn)一小時內(nèi)點對點運輸,最大時速27000千米/時。2017年,馬斯克在一次講話中分享了一則環(huán)球客運視頻。視頻中的“星艦”將乘客從紐約附近的一個海上平臺發(fā)射到太空,39分鐘后著陸在上海附近一個類似的海上平臺上。
NASA太空發(fā)射系統(tǒng)(SLS)火箭使用了上世紀70年代為航天飛機所設(shè)計的硬件,如果說SLS代表了政府傳統(tǒng)的火箭設(shè)計方法,那么“星艦”則象征著太空飛行的現(xiàn)代化、商業(yè)化。在前往火星的飛行途中,“星艦”飛船可在近地軌道利用“燃料飛船”(本質(zhì)上是沒有窗戶的“星艦”飛船)補充燃料,使得100噸的運輸可以一路到火星。SpaceX還建了146米高的火箭發(fā)射塔,支持火箭集成、發(fā)射和捕獲“超重”火箭助推器。由于“星艦”未來將可重復(fù)使用,預(yù)計運行成本將遠低于SLS。
土星五號(左)、太空發(fā)射系統(tǒng)(中)和星艦(右)對比。圖片來源:TIME
去年2月,在得克薩斯州博卡奇卡召開的“星艦”發(fā)布會上,馬斯克說,“星艦”飛船6-8小時就可以重復(fù)使用,這樣一天就可以發(fā)射3次,“超重”火箭助推器發(fā)射6分鐘后就能返回,大約每小時就能發(fā)射一次??焖僦貜?fù)使用也意味著降低成本,“每次飛行可能只需幾百萬美元,甚至最少可能只要100萬美元?!瘪R斯克說,按照太空標準來衡量,這個價格低得離譜。
私人繞月旅行和NASA載人登月合同收入囊中
馬斯克對于“星艦”的承諾吸引了一批粉絲,也收割了實際訂單。
在與亞馬遜創(chuàng)始人杰夫?貝佐斯旗下藍色起源的競爭中,“星艦”贏得了NASA支持,已將兩份載人登月合同收入囊中。2021年,NASA選擇SpaceX作為合作伙伴開發(fā)“星艦”月球著陸器,合同價值29億美元,在“阿爾忒彌斯3號”任務(wù)中,“星艦”將送美國宇航員登上月球,實現(xiàn)人類50多年來首次重返月球表面的計劃。去年11月,“阿爾忒彌斯1號”任務(wù)發(fā)射之際,NASA授予SpaceX第二份“阿爾忒彌斯”登月合同,價值約11.5億美元,以進一步開發(fā)“星艦”人類著陸系統(tǒng),執(zhí)行“阿爾忒彌斯4號”任務(wù),2027年第二次載人著陸演示。
在重返月球過程中,NASA計劃首先用自己開發(fā)的SLS火箭發(fā)射宇航員前往月球,然后將宇航員轉(zhuǎn)移到“星艦”上,下降到月球表面。
除了政府訂單,“星艦”也拿下了私人客戶,SpaceX曾對外宣布了3趟“星艦”商業(yè)載人?行。2018年,日本富豪前澤友作宣布包下“星艦”第一次繞月飛行所有座位,希望征集8名同行者。這趟繞月之旅名為dearMoon。去年2月,SpaceX和美國億萬富翁賈里德·艾薩克曼(Jared Isaacman)決定啟動“北極星計劃”,開展至少3次太空?行,完成首次商業(yè)太空行走,并以“星艦”首次載人?行任務(wù)告終,但這趟飛行不繞月。
此外,世界首位太空游客、82歲的美國企業(yè)家丹尼斯·蒂托(Dennis Tito)與其57歲的妻子Akiko已預(yù)定“星艦”繞月之旅,蒂托夫婦的行程將在“北極星計劃”首次“星艦”載人飛行以及dearMoon繞月任務(wù)之后發(fā)射。夫婦二人將搭乘“星艦”,在為期一周的時間里在距離月球表面200公里的范圍內(nèi)飛行,隨后返回地球。
不過短期內(nèi),SpaceX要讓“星艦”開展定期飛行,部署下一代“星鏈”衛(wèi)星。二代“星鏈”衛(wèi)星長7米,重1.25噸,衛(wèi)星越重發(fā)射難度越大,SpaceX寄希望于“星艦”,“我們需要’星艦’頻繁工作和飛行,否則’星鏈’就會被困在地面。”馬斯克說。
連續(xù)爆炸帶來的技術(shù)迭代優(yōu)化
與任何一次火箭首飛一樣,火箭復(fù)雜的硬件或軟件工程中,一個小缺陷就容易讓發(fā)射出現(xiàn)問題。3月7日,馬斯克在接受采訪時表示,“星艦”軌道級首飛的成功幾率為50%,“我并不是說它會進入軌道,但我保證會很刺激?!彼a充道,“不會無聊。”
他也暗示“星艦”可能在第一次軌道級試飛嘗試時爆炸。馬斯克的擔憂之一是爆炸會摧毀發(fā)射臺,“如果我們把發(fā)射臺熔化了,重建可能需要幾個月的時間?!彼鸦鸺破鞅茸鳌耙缓惺至駨棥保澳鞘欠浅4蟮氖至駨?。”如果發(fā)射失敗,馬斯克說SpaceX將很快再次嘗試,“我們正在得克薩斯州南部建造一系列 ‘星艦’,我們今年有80%的機會進入軌道?!?/p>
馬斯克暗示的爆炸并非沒有先例。軌道級試飛前,“星艦”經(jīng)歷了多代技術(shù)迭代。
2019年11月,在得克薩斯州進行的低溫壓力測試中,“星艦”原型機MK1發(fā)生爆裂,噴發(fā)出大量白色煙霧,一些固體硬件四處飛射。2020年2月,“星艦”第二艘原型機SN1也在低溫貯箱試驗中被摧毀。巨大的壓力將SN1截斷,變形的不銹鋼“筒倉”向上彈射以后砸地。不過,“星艦”測試原型SN2一個多星期后通過了低溫壓力測試和發(fā)動機推力載荷測試。但通過試驗的SN2只是個小尺寸原型機,也并非為了飛行。到了2020年4月,“星艦”原型機SN3在博卡奇卡的測試基地進行低溫貯箱試驗。在加注低溫推進劑后,SN3先是出現(xiàn)褶皺,然后自行垮塌。
一系列“星艦”原型機一邊爆炸,一邊繼續(xù)“橫空出世”。SN4是首個通過低溫測試并執(zhí)行靜態(tài)點火的全尺寸原型機,但在第五次靜態(tài)點火中發(fā)動機關(guān)閉不久后爆炸了。2020年8月,“星艦”原型機SN5在博卡奇卡測試基地完成150米跳躍,試飛時間持續(xù)約1分鐘。這年9月,“星艦”原型機SN6再次成功試飛150米。
當?shù)貢r間2021年2月2日,美國得克薩斯州,SpaceX成功發(fā)射了“星艦”原型SN9,但在返回著陸時再次猛烈撞擊著陸場發(fā)生爆炸。
兩年前,SpaceX開始執(zhí)行一系列高空試飛,但大多遭遇失敗。“星艦”原型SN8、SN9、SN10和SN11分別在2020年12月、2021年2月、2021年3月初和2021年3月末開展高空測試飛行,都沒有逃過爆炸的命運。其中,SN8和SN9都在著陸時爆炸,SN10升空后安全著陸,但在著陸8分鐘后爆炸。SN11著陸時碎片散落在測試場地周圍,馬斯克當時承認火箭被毀。
2021年5月,“星艦”原型第五次高空試飛,SN15從博卡奇卡基地起飛,飛到大約10公里的高度后下降,切斷發(fā)動機向地面俯沖,然后重新點火,及時豎直翻轉(zhuǎn),起飛約6分鐘后軟著陸在著陸臺上。馬斯克隨即在社交媒體上公布,“ ‘星艦’順利著陸!”那次著陸后,SN15底部有些火焰,不過遙控滅火系統(tǒng)幾分鐘內(nèi)將它撲滅了。
自那之后,“星艦”再也沒有飛行過。今年2月,SpaceX在博卡奇卡完成“星艦”發(fā)動機靜態(tài)點火測試,一級助推器33臺發(fā)動機中的31臺同時點火。馬斯克表示,這些發(fā)動機仍然足夠到達軌道。
本文作者張靜,來自澎湃新聞,原文標題:《馬斯克火星夢邁進一步:史上最強火箭SpaceX星艦升空后爆炸》
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