“史上最強火箭”炸了，但人類仍然向火星前進了一小步

• 2023-04-22 09:54:46 來源：鈦媒體

圖片來源@視覺中國

“五、四、三、二、一”。在激動人心的倒計時之后，周一跳票的“史上最強火箭”SpaceX星艦于今日早間在德州正式點火升空。

在發(fā)射臺的滾滾白煙之中，星艦直沖云霄，并一路加速到達接近4萬米高空。但就在發(fā)射約3分30秒之后，星艦并沒能如期完成與重型助推器的分離，火箭姿態(tài)在高空中失去穩(wěn)定，旋轉下墜之后發(fā)生爆炸解體。近年來人類太空領域最重要的一次測試宣布以失敗告終。

(相關資料圖)

雖然星艦首飛失敗，但拉開了SpaceX開啟下一階段太空征戰(zhàn)的序幕。在此前Twitter和特斯拉一個接一個的鬧劇和風波之中，很多人已經幾乎快忘了馬斯克“火星人”的這個角色。此次星艦的發(fā)射，終于又把人們的目光重新拉回到了人類的未來和浩瀚的宇宙。

全球矚目的最強火箭發(fā)射，化成了一朵“煙花”

星艦最初發(fā)射時間原本定于本周一早間，當天，全球十多萬人守著電腦前觀看這場創(chuàng)造歷史的發(fā)射，但由于壓力閥出現(xiàn)問題，首次發(fā)射在離點火起飛僅剩10秒時被取消。第二次發(fā)射時間則被改到了美西時間今日早間。

對于此次飛行，馬斯克多次主動降低預期，曾表示“有無數(shù)種失敗的可能性”、“成功與否的概率就像拋硬幣”、“有大概50%的幾率會在發(fā)射時爆炸”等等。

今天，原定的發(fā)射時間定在當?shù)貢r間8點半左右。當時火箭一度開始加注推進劑做發(fā)射準備，但在倒計時21秒左右發(fā)射被緊急叫停。

今日首次發(fā)射嘗試在倒計時28秒左右被暫停，圖片來自SpaceX

就在大家擔心發(fā)射會被再次取消之時，幾分鐘后，倒計時重新開啟。在一片歡呼聲中，星艦在發(fā)射臺翻涌的白煙中緩緩探出頭，順利起飛。

之后，星艦不斷加速，時速從100多公里/小時一路飆升至超過2100公里/小時，高度一路沖破3萬千米。從星艦上配備的攝像頭向下望去，已經能看到地球的輪廓。

圖片來自SpaceX

但與此同時，在直播鏡頭中我們也能明顯看到，超重型一級火箭的 33 臺猛禽發(fā)動機中有4個在飛行初期就開始發(fā)生故障。大約兩分鐘后，更多引擎發(fā)生故障。而當火箭到達接近 40 公里的最高高度時，多達八臺發(fā)動機似乎已經熄火。

在發(fā)射中部分發(fā)動機失效，圖片截自SpaceX

發(fā)動機的故障似乎也導致了控制問題，當星際飛船的上級本應與火箭第一級分離時，液壓系統(tǒng)問題可能無法控制其余發(fā)動機推力的方向導致星艦開始翻轉和下落。最后，在正式發(fā)射后的第4分鐘，星艦在約3萬米的高空爆炸。

馬斯克此前曾表示，未來大規(guī)模生產后，火箭的成本可降低至2億美元，但第一艘星艦火箭造價約30億美元。這也意味著，此次，SpaceX的幾十億美元在高空中變成了一朵煙花。

但對于這次失敗的結果，SpaceX團隊上下還是歡欣鼓舞，因為按照預期星艦不炸在發(fā)射臺就已經算成功了，并且相比此前的幾次原型機測試，此次星艦的飛行高度也刷新了記錄。但跟激動的員工相比，鏡頭切到馬斯克時，他的表情仍然有些耐人尋味。

據(jù)了解，除了此次爆炸的星艦之外，目前SpaceX還已經制造了另外三枚可以發(fā)射的星艦。今天星艦發(fā)射結束后，馬斯克也發(fā)文表示下一次的發(fā)射測試將很快在幾個月后進行。

此次星艦的發(fā)射可以說是全球矚目，但大家的看法也褒貶不一。有人認為星艦雖敗猶榮，星艦將承載著人類探索宇宙的希望，也有人認為星艦的被過度吹噓夸大了，其現(xiàn)有能力離馬斯克所夸下的帶領人類移居火星的“海口”還有很大的距離。

那么，為什么此次星艦的發(fā)射如此受到關注，跟過去的火箭相比，星艦到底有何不同？

史上最強的運載火箭，先上月球、再登火星

星艦（Starship）是SpaceX設計制造的下一代重型火箭系統(tǒng)，由一級助推器“超重”（Superheavy）和頂端的“星艦”(Starship)兩部分組成。該系統(tǒng)總高達120米，直徑9米，重量為1100萬磅（500萬公斤，是迄今為止全球最大的火箭。

還記得去年NASA備受矚目的返月計劃嗎？當時NASA所使用的空間發(fā)射系統(tǒng)（Space Launch System，簡稱SLS）已經被稱為是“地表最強火箭”，但如果把SLS跟星艦放在一起，SLS也只能算是小弟罷了。

不僅高度和重量比星艦矮一大截，從推力和載重能力來說SLS也比星艦低一個量級。星艦能夠產生1600萬磅（70兆牛頓）的推力，幾乎是SLS的兩倍，同時相較于SLS不到95噸的近地軌道運載能力，星艦的運載能力約能達到150噸。這也意味著，星艦打破了由1969年人類登月火箭土星Ⅴ號保持了56年的人類最強運載火箭紀錄。

除了擁有迄今為止人類設計的任何火箭中的最強發(fā)射能力之外，星艦還有以下幾個重點特點：

首先，星艦可以被重復利用。星艦的整個結構采用了不銹鋼材料，這種材料比傳統(tǒng)的航空航天材料更耐高溫、耐腐蝕、強度高，同時也更加便宜和易于加工和修復。星艦采用了可調節(jié)的向量發(fā)動機，這意味著引擎可以進行多次點火和重復使用，減少了發(fā)射時的損耗和浪費。馬斯克此前表示，星艦的飛行成本比大多數(shù)火箭便宜200倍，單次發(fā)射成本僅約200萬美元，也讓每公斤有效載荷發(fā)射入軌成本能夠低至10美元。

其次，星艦采用了自主著陸技術。向量發(fā)動機可以精確地控制飛行方向和速度，無需使用降落傘或其他傳統(tǒng)的著陸方法便能夠自主返回地球，實現(xiàn)垂直起降，大大減少了降落沖擊和破壞。此外，星艦還可以執(zhí)行多種任務，可以將航天員和貨物運送到地球軌道、月球、火星等地，這使其能夠成為未來多領域太空探索的多功能火箭。

那么，星艦的起飛是不是意味著人類很快就將登上火星了呢？從目前來看，就算星艦試航成功也只能算是人類向火星邁出的很一小步，在那之前，星艦要首先完成載人登月的任務。

2021年，SpaceX星艦打敗了藍色起源和Dynetics，獨家贏得NASA 價值29 億美元的“阿爾忒彌斯”登月合約。這也就意味著，在1972 年阿波羅號登月之后，人類宇航員再次重返月球將乘坐的是SpaceX的星艦。

NASA 當時也表示之所以選擇SpaceX， 除了技術更加成熟之外，能夠重復利用部份的火箭組件也是獲得青睞的原因之一。

SpaceX 星艦的月球著陸器的設計，圖片來自SpaceX官方

去年11月，NASA授予了SpaceX第二份價值約11.5億美元的“阿爾忒彌斯”登月合同，作為NASA“阿爾忒彌斯4號”任務的一部分。如果一切進展順利，按照計劃，SpaceX星艦將于2024年和2027年兩次承擔載人登月任務。

對于NASA來說，作為著陸器的星艦是否能夠成功對于登月計劃的實施非常重要，如果不能星艦不能及時上線，那么整個登月計劃都會被推遲。而在此之前，馬斯克也必須要以 NASA 能夠接受的方式證明星艦的整體性能和可靠性。有分析人士認為，在登月任務之前，星艦還至少需要成功飛行 30 -40 次。

而當星艦的登月計劃真正實現(xiàn)之后，馬斯克也將把星艦帶往他的終極目標——火星。

“星艦計劃”， 承載馬斯克的火星夢

馬斯克認為，一場自然或人為的災難都很可能將帶來文明的終結，因此人類需要成為“多行星”物種，能在需要時搬遷到另一個星球，而火星是目前唯一現(xiàn)實的選擇。

從SpaceX成立開始，它的太空探索計劃就非常清晰。其發(fā)展路線主要分為四大步驟：1.實現(xiàn)火箭成功發(fā)射與回收，降低航天運輸成本；2.攻克載人飛船安全性難題；3.實現(xiàn)載人繞月飛行；4. 最終帶領人類實現(xiàn)殖民火星，讓人類成為跨星系物種。

目前，SpaceX的第一個目標已經基本完成。SpaceX于2005年開始研發(fā)“獵鷹9號”火箭，相較于只能使用一次的傳統(tǒng)火箭，“獵鷹9號”的第一級火箭能夠在將負載送入軌道后返回地球并被被重復使用。2015年底，“獵鷹9號”首次成功實現(xiàn)一級火箭回收，標志著SpaceX火箭回收技術的成熟。此后SpaceX又相繼開發(fā)出“獵鷹”重型運載火箭、配套貨物運輸和載人航天器“龍飛船”等。

獵鷹火箭系列，圖片來自Historic Spacecraft.com

在對獵鷹火箭系列進行研發(fā)和回收的同時，SpaceX的星艦計劃也開始啟動。

2012年，SpaceX也開始研發(fā)大型火星移民運輸船，最開始命名為火星移民運輸船（MCT）。2016年9月，馬斯克正式宣布SpaceX殖民火星目標， MCT更名為太陽系行星間的運輸系統(tǒng)ITS，概念為一款直徑12米的大型運輸火箭。2017年7月， ITS更名為大獵鷹火箭BFR，并于2018年3月開始制造BFR的原型火箭。2018年11月，大獵鷹火箭BFR才正式更名為星艦飛船（Starship）。

馬斯克曾表示，未來計劃打造至少1000艘星艦，先運送物資和設備到火星表面，然后運送人類到火星上建立一個自給自足的城市。他的愿景是希望能在本世紀內建造擁有100萬人口的火星城市，并實現(xiàn)地球和火星之間的定期往返交通。其中，人類到達火星的時間不早于2025年。

雖然理想很宏偉、很豐滿，但現(xiàn)實卻一度也非常骨感。

自2019年以來，SpaceX就在德州南部的基地開發(fā)星艦，并在20公里以下的高度測試飛行了數(shù)艘星艦原型。但在此次星艦進行軌道試飛之前，前前后后共有10艘星艦原型“壯烈犧牲”，其原型機總共只飛過 12.5 公里的高度，在五次高空測試中只有一次成功著陸。

讓我們回顧一下這幾次星艦原型機試飛的慘烈現(xiàn)場。2020年7月，SN8挑戰(zhàn)試飛12500米，卻在降落過程中爆炸。

2020年8月，SN9在10km飛行測試中，降落失敗而墜毀。2020年9月，SN10成功實現(xiàn)10km飛行，但降落后8分鐘爆炸損毀，接著SN11在10km飛行測試降落階段爆炸解體。

一直到2020年11月，SN15才終于成功實現(xiàn)了軟著陸。此后，星艦原型機一直處于內部調試的狀態(tài)并未再進行試飛，而今天再次啟航的星艦型號則已經來到了SN24。

根據(jù)SpaceX公司的計劃，星艦火箭今年將完成首次軌道試飛。如果成功，每艘星艦可以最多搭載100多名乘客進行太空飛行，將成為人類有史以來建造的規(guī)模最大的宇宙飛船。

雖然此次星艦未能按照原計劃完成90分鐘的飛行任務，但作為SpaceX最大的客戶之一的NASA似乎仍然對這次測試感到滿意。

美國宇航局局長Bill·Nelson在今日星艦發(fā)射后的一份聲明中表示：“歷史上的每一項偉大成就都需要一定程度的風險計算，因為風險越大，回報越大。” “期待SpaceX下一次的星艦飛行測試，以及更遠的未來。”

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