全世界近百萬人緊盯著太空探索公司 SpaceX 的直播間,在 10 秒的倒計時結束后,加滿燃料的「星艦」(StarShip)從美國得克薩斯州的發射臺成功升空了。
美國時間 4 月 20 日 8 時 33 分(北京時間 4 月 20 日 21 時 33 分),集成了助推器「超重型火箭」(Super Heavy Rocket)的「星艦」,成功啟動了首次飛行測試——就在三天前,由于壓力閥疑似凍結,其首飛在升* 40 秒被叫停。
【資料圖】
然而,升空的興奮沒持續多久,情況開始不妙。起飛 10 秒內,「超重型火箭」的 3 臺發動機失效了。40 秒內,數字升到 4 臺。1 分鐘內,數字變為 5 臺。而在突破 Max Q(*動態壓力點)后的 1 分 40 秒,第 6 臺發動機失效了。但這可是擁有「人類歷史最強推力」的「超重型火箭」,配備了 33 臺猛禽 V2 發動機。「星艦」依然保持著上升狀態。
很快,「星艦」進入下一階段,需要跟「超重型火箭」分離。然而,從地面攝像機上看到,「星艦」未能成功分離,反而在空中反復翻滾。突然,在升空后的第 4 分鐘,「星艦」在空中爆炸了。
以一種相當「壯烈」的方式,這顆「人類史上最強」火箭的首次試飛宣告失敗。SpaceX 付出的代價是 30 億美元。
理想情況下,「星艦」本應該在和「超重型火箭」分離后重新點火,并以 150 英里(250 公里)的航程高度滑行近一個小時,最后在太平洋「濺落」。但最終它只走了 4 分鐘,爬升不到 25 英里(40 公里),沒能收獲理想的結果。
SpaceX 隨后事后在一份聲明中表示,該航天器在上升過程中「經歷了多個引擎熄火」,接著「失去高度并開始翻滾」,然后「助推器和飛船都啟動了飛行終止系統」。SpaceX 還稱,Starship 在分離前經歷了一次「快速的計劃外解體(rapid unscheduled disassembly)」。
一位航天工程師對極客公園分析,航天飛行器都配備有健康檢測系統,當「環境超條件」就會主動關閉發動機。「就像被蛇咬了,*的方法是把手指剁了。」他說,地面模擬得再好,空中試飛也總會遇到意外,「能飛起來就很牛了。」
而燒掉 30 億美元的 SpaceX,也并不是一無所獲。火箭飛出 4 分鐘后解體,避免了損壞昂貴的發射臺,并縮短了下一次試飛的準備時間;而在一次次失敗中積累經驗,最終轉化為成功的燃料,也是 SpaceX 一路走來的寫照。
「恭喜 SpaceX 團隊進行激動人心的 Starship 試射!為幾個月后的下一次測試發布學到了很多東西。」在「星艦」爆炸后不久,馬斯克在推特上寫道。
01 失敗即「成功」:發射臺還在,也可以為下次發射積累數據
「星艦」爆炸后,直播間將鏡頭切至了 SpaceX 的控制中心(又被稱為「司令部」)。畫面里,SpaceX 首席執行官伊隆·馬斯克緊繃著臉、一言不發。
看起來馬斯克很失落,但實際上,他內心應該覺得并不意外、甚至會有些慶幸。
在試飛之前,馬斯克就說發射的成功率只有 50%,「這枚火箭有幾百萬種可能會失敗。」也正因此,他的預期降到了很低。
「如果火箭在出現問題之前離發射臺足夠遠,那么我認為我會認為這是成功的,」馬斯克在首飛前說道,「只要不炸毀發射臺。」原因在于,發射臺的建造成本太高,「如果我們把它毀了,可能需要幾個月的時間來重建發射臺。」
好在,此次「星艦」升空后離發射臺足夠遠、并沒有損壞發射臺,給后續的發射任務保留了「火種」。從這個角度來看,這次首飛并不算完全失敗。
這次「星艦」首飛能做出的貢獻遠不止于此——事實上,它每多飛一公里,就可以給技術人員提供多一些的研究數據。而這將有助于未來的「星艦」研發,從而提升星艦的發射成功率。
「我確實想提醒每個人的是,(星艦)離開發射臺之后的一切都是錦上添花。」SpaceX 的工程師 Kate Tice 在直播中說。她表示,目前尚不清楚是什么原因導致火箭解體,但團隊將「繼續審查數據,為下一次飛行測試而努力。」
「衡量成功發射的標準是,我們能夠其中學到多少。」SpaceX 在「星艦」的官方介紹中寫道。
這也正是 SpaceX 一路走來的縮影:屢次試驗、屢次失敗、繼續屢次試驗,直至獲得成功。
2020 年底到 2021 年上半年,「星艦」原型機(不加助推器「超重型火箭」)開啟了數次高空試飛,均以失敗告終。
2020 年 12 月
「星艦」SN8 在落地瞬間爆炸;
2021 年 2 月
「星艦」SN9 也在著陸中爆炸;
2021 年 3 月
「星艦」SN10 雖然完成了著陸,卻在爆炸中原地解體;
2021 年 3 月 30 日
「星艦」SN11 原型機也當空解體。
然而最終,它們促成了 2021 年 5 月「星艦」SN15 的成功試飛。
而在這些「前輩」經驗的基礎上,才誕生了此次首飛的「星艦」原型機 S24。
「歷史上的每一項偉大成就都需要一定程度的計算風險,因為風險越大,回報越大。期待 SpaceX 所學到的一切,期待下一次飛行測試——以及更遠的未來。」在此次「星艦」首飛失敗后,美國宇航局局長比爾尼爾森發推文稱。
02史上「最強火箭」:為了登陸火星的夢想、為了人類的未來
「星艦」來頭不小,被稱作「史上最強火箭」。它的技術難度也意味著,試驗之路不可能一帆風順。
首先,它是目前人類史上體積*的火箭。此次的「星艦」高約 120 米(加上助推器「超重型火箭」)、直徑 9 米。要知道,曾被稱作航天史上最高的火箭「土星五號」,高度也不過 110 米。
其次,它也是載荷最高的火箭。「星艦」能夠運載 150 公噸完全可重復使用的載荷、或者 250 公噸可消耗的載荷。這也打破了載荷最高的火箭「土星五號」的記錄,后者的載荷量為 140 噸。
此外,「星艦」最重要的技術突破在于,這是一個完全可重復使用的火箭。根據 SpaceX 官網,團隊已經證明「星艦」可以垂直著陸,并能對第二級「超重型火箭」進行捕獲。不過在這次首飛中,SpaceX 沒有計劃重復使用「星艦」和「超重型火箭」,而是讓它們濺落于海洋。
「星艦」之所以如此建造得強大,皆源自于它無比宏大的夢想——登陸火星。
2001 年,馬斯克曾在與朋友聊天時說到,人類 1969 年就登陸了月球,為什么今天還沒有登上火星?「我訪問了 NASA 的官網,想看看有沒有登陸火星的時間表,但什么也沒找到。后來我了解到,NASA 當時已經放棄登陸火星了。」他多次提到,他之所以要創立 SpaceX,目的就是登陸火星。
為了這一目的,他在 2016 年 9 月的國際宇航大會上公布了「火星登陸計劃(Mars colonization plan)」,并在幾天后宣布「星際運輸系統」的概念。2017 年,它公布了這一系統的修訂版,即「大獵鷹火箭(BFR)」。這正是「星艦」的前身。
為了實現讓更多人去火星的夢想,「星艦」不僅需要載荷與體積,更需要可重復使用——后者不僅能降低成本、更能節省時間,「就像飛機一樣,如果你想飛,你不用每次都等待一架新飛機建造、而且你可能負擔不起。」SpaceX的工程師 Kate Tice 說道。
SpaceX 在官網表示,「星艦」最多可以將 100 人運送到火星或其它遙遠的目的地。
火星之旅似乎太過遙遠。對「星艦」來說,執行到其它行星目的地、或地球軌道目的地的星際傳輸,似乎更容易實現。
目前,美國重返月球的「阿爾忒彌斯」計劃,可能會使用「星艦」;而 SpaceX 旗下的「星鏈(Starlink)」衛星,也計劃通過「星艦」運至地球軌道;再暢想一下「星艦」在地球大氣層上的運輸,它能讓人們所有的國際旅行都在一個小時內完成——這不僅大大提高了速度,且避免了飛機在對流層或平流層的摩擦力與糟糕天氣。
無論怎么看,「星艦」都象征著一個無比具有想象力、無比可行的未來。
馬斯克表示,即便此次首飛失敗了,SpaceX 也會繼續嘗試發射「星艦」。「我認為今年有 80% 的希望進入(地球)軌道。」他說。
[責任編輯:linlin]
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