不完美、但成功,SpaceX 星艦 No.3 發射的真正意義_風聞
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成功,又沒完全成功。
作者 | 年華
編輯| 靖宇****
「事不過三」,這句中國諺語在國外一樣通用。至少,對於伊隆·馬斯克和他的「星艦」火箭來説確實是這樣。
在兩次發射失敗後,2024 年 3 月 14 日,SpaceX 打造的完全可重複使用火箭——星艦 Starship,在得州發射。該火箭有兩部分,分別是一級助推器和二級飛船,按計劃都要回收。
點火後,一級助推器全部 33 台發動機穩定工作。隨後,一二級系統成功實現熱分離;一級返回時點火不正常,姿態失控,未能順利回收。
二級飛船順利進入預定軌道。SpaceX 官方宣佈開/關艙門和推進劑轉移測試成功。40 分鐘時,飛船再次點火;10 分鐘後,開始離軌再入地球。不過這一過程中,飛船直播信號丟失,未能看到降落印度洋的畫面。
這第三次試射雖然未能「善終」,但對於 SpaceX 團隊來説,依然是一次巨大的成功。
01
星艦 No.3 成功了嗎?

星艦助推器上的 33 台發動機全部啓動成功|圖片來源:SpaceX 社交賬户
官方消息中,SpaceX 列出了 8 點「成功」來總結這次試射:
這是第二次,超重型助推器上的 33 台猛禽引擎全部成功啓動,並在上升過程中保持全程燃燒狀態。
第二次成功執行熱分離,關閉 30 台超重型助推器上的猛禽引擎(3 台未關閉),並在分離飛行器之前成功點燃了第二級的六台猛禽引擎。
分離後,超重型助推器成功完成翻轉動作,並完成了返航燃燒,抵達墨西哥灣的濺落點。
第一次着陸燃燒中,超重型助推器成功點燃了幾台引擎,之後飛行器經歷了 RUD(這是 SpaceX 的説法,意為「快速非預定拆解」)。
在大約 462 米的高度和任務開始後將近七分鐘時,助推器結束飛行。
六台第二級猛禽引擎全部成功啓動,並將飛行器推向了預定軌道,成為第一個完成全時長上升燃燒的星艦。
在滑行過程中,成功完成其他幾個目標的飛行測試,包括開啓和關閉其有效載荷門(未來計劃裝星鏈)和啓動推進劑轉移演示。
由於在滑行過程中的飛行器滾動速率,星艦沒有嘗試計劃中的單個猛禽引擎在軌重點火。
這些演示的結果將在飛行後數據審查完成後公佈。
隨後經歷了其首次從太空返回的過程,為高超音速重返時的加熱和飛行器控制提供了寶貴數據。
通過安裝在星艦上的星鏈終端,實現了重返過程的實時觀看。
飛行測試在重返過程中結束,任務進行約 49 分鐘時,通過星鏈收到來自星艦最後的遙測信號。

星艦成功進入太空軌道|圖片來源:SpaceX 社交賬户
02
史上「最強火箭」
儘管試飛沒有完美結束,但從實踐的角度來看,這次試飛仍標誌着一次重大成功。相比於前兩次試飛的經驗,SpaceX 對火箭進行了諸多改進。
2023 年 4 月 20 日,星艦在萬眾期待中首次點火發射。升空約四分鐘後,因星艦和推進器未能分離,使得星艦在空中爆炸解體,發射失敗。沒有炸燬發射台,是馬斯克最大的慶幸。
七個月內,歷經 1000 多次更改,2023 年 11 月 18 日,星艦嘗試第二次發射。發射時 33 台發動機均正常啓動,順利升空。但 3 分鐘後,直播出現爆炸畫面。SpaceX 公司表示,二級火箭發生故障,被迫觸發其自毀系統,發射失敗。
星艦的每次試射,都吸引了無數人的眼球。星艦每往前成功推進一步,也展現出無比的壓迫感。這種壓迫感主要來自三點:
1、有史以來,最大最強
星艦是人類有史以來最大的飛行器,起飛質量約 5000 噸,起飛推力 7500 噸,均為人類史之最。可實現近地軌道不低於 150 噸的重複使用運力,一舉超越全球各國現役火箭,是人類歷史最強火箭。
2、完全可重複使用
星艦總高度約 120 米,直徑約 9 米,火箭由兩部分組成,分別是一級助推器「超重型推進器」(Superheavy)和二級飛船「星艦」(Starship)。
星艦的目標是一枚完全可重複使用的火箭。也就是説,一級助推器和二級飛船,都要回收。
不僅要能回收,還必須要便宜。星艦用了不鏽鋼作為主要材料,與合金材料相比,具有更高的強度和耐用性,同時成本更低。
3、單芯級多發並聯
將多個發動機捆綁在火箭的同一個級別(芯級),這些發動機並行工作,提供推力將火箭送入太空,稱為單芯級多發並聯。在航天歷史上,捆綁式火箭的名聲並不好。前蘇聯 N-1 重型運載火箭 4 射 4 炸,讓大家對這條路沒什麼信心。
有人問馬斯克 N1 火箭沒能成功,為什麼你堅信星艦能成功?馬斯克的回答是:如果蘇聯人有錢搞十次試射,N1 也能成功。但 N1 太貴,蘇聯人覺得成本太高玩不起。此次試射,SpaceX 成功打破了單芯級多發並聯不可靠的魔咒。
航天有一個專業術語叫定型。一旦一枚火箭完成定型,能夠穩定發射,將產生規模化效應,形成行業優勢。
以中國商業航天企業星河動力的穀神星一號為例,這枚火箭定型後,在此後三年時間相繼完成 10 次發射。雖然後續仍有一些失敗的插曲,但不影響火箭整體的穩定表現。這也讓星河動力快速佔領了小型固體運載火箭市場,後來者只能在大型固體和液體火箭之間尋找更多機會。SpaceX 的獵鷹 9 號也是同樣的故事。
馬斯克計劃,2024 年保底 6 次,爭取發射 9 次星艦。按照這個計劃,星艦很可能在一到兩年完成定型,然後在 2027 年開始進行 NASA 的載人航天測試。憑藉強大的工業體系,一旦星艦完成定型,近地優質軌道資源將迅速被其佔領,留給競爭對手的時間窗口,正在一步步縮小。

正在準備發射的星艦火箭|圖片來源:SpaceX
03
火星,還有多遠?
星艦為衞星通導遙應用開闢了無窮的想象空間。之前,許多人曾質疑星鏈項目補網的高昂成本及其商業可行性。然而,隨着星艦的成功定型,星鏈的部署成本預計將大幅下降,衞星通信應用將快速發展。
通導遙雖然是當下的主流應用,但大規模載人航天計劃,才是馬斯克真正的目標。
早在 2007 年,馬斯克就已經宣佈了他的宏偉計劃——使人類能夠探索並最終定居火星。他曾預言,人類將在 2025 年前踏上火星。雖然現在看起來希望渺茫,但 2023 年 12 月 7 日,馬斯克在社交媒體上更新了他的預測,表示計劃在 2033 年實現人類登陸火星。
星艦設計的多功能性使其能夠在地月軌道間執行長期的飛行任務,並且在執行火星任務時既能作為貨運船舶也能作為載人飛船。未來,星艦將逐步取代當前的獵鷹 9 號火箭、獵鷹重型火箭以及龍飛船,執行大部分太空任務。星艦作為人類歷史上最大的載人飛船,可容納一百人。這將成為馬斯克實現人類定居火星的關鍵。

馬斯克在 X 上發出人類上火星的寄語|圖片來源:X
預計星艦飛船將在明年年底前實現捕獲技術,目標是每年數千次發射,計劃在 5 年內將每年 100 萬噸有效載荷送入地球軌道,並最終實現將 100 萬噸有效載荷送往火星的壯志。據馬斯克的願景,星艦最終版將能夠以每人 2 萬美元的成本,單次運送 100 人前往太空,單次總成本控制在 200 萬美元以內。
當前國際航天的報價大約為每千克貨運 1 萬美元、每人客運 8000 萬美元。若馬斯克的計劃成功,其報價可能達到貨運每千克 10 美元、客運每人 1 萬美元。
自 2009 年 SpaceX 首次發射可複用的獵鷹 9 號火箭以來,發射成本已從每千克一萬美元降至約 1500 美元,成本顯著下降。如果星艦能夠批量發射,成本將進一步大幅下降。
在 2024 年,SpaceX 計劃進行 144 次發射,這將佔到全球入軌質量的 90% 以上。
理想很有戲,現實很豐滿。在 SpaceX 成立 22 週年之際,馬斯克的火星夢想又向前邁進了一大步。
*頭圖來源:Mashable
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