流水
2023年4月20日,SpaceX(美國太空探索技术公司)尝试了超重-星舰组合体的首次轨道级试射任务。但结果大家都已经知道,超重-星舰组合体在点火升空约239秒后,在数个发动机熄火、箭体严重倾斜翻滚的情况下,最终爆炸解体,场面颇为壮观。
准备良久的试射任务以火箭爆炸收场,本该是一件令人垂头丧气的事情,可公司CEO埃隆·马斯克看上去挺高兴,并在其社交媒体账号上发消息向任务团队表示祝贺。
那么,这次试射到底是成功还是失败了?莫非马斯克是死要面子不肯承认错误?
其实对于本次试射任务,马斯克及他的团队把预期放得足够低。他曾预计,这次发射的成功率只有50%。但由于本次试射任务标志着SpaceX进入了探索行星际旅行的全新阶段,因此尽管发射成功的可能性不高,却仍吸引了无数航天爱好者的目光。
说到这里,大家或许有些糊涂:从2008年开始,马斯克就带领着一帮人一次又一次地试射,不是已经发射成功也回收成功了吗?这次又在搞啥?
趁这个机会,我们不妨来“捋一捋”。
航天发射两大件:火箭和航天器
火箭和航天器是各国航天发射任务的“标配”。
以中国为例,风云气象卫星、北斗导航卫星、神舟飞船、嫦娥系列月球探测器、天问一号火星探测器和天宫空间站等,都被称为航天器。它们遵循天体力学的运动规律在太空中飞行,用于完成载人、探测等一系列太空任务。
在研发过程中,工程师除了要让航天器具备完成预定工作任务的能力,还要使其具备良好的抵抗宇宙辐射、极端温度环境和微流星体超高速冲击的能力。
火箭则是将这些航天器安全送入太空的运载工具,航天器越重、预定到达的飞行轨道越高,对火箭综合能力的要求也就越严格。由于大气层中的飞行环境远比真空中更复杂,所以在航天发射任务中,火箭点火发射及其升空后2分钟内是最容易发生事故的阶段。
目前,世界许多国家都在不遗余力地研制性能更为强大的火箭,保障航天发射任务的顺利完成。
马斯克的SpaceX做了哪些事
SpaceX是一家由NASA(美国国家航空航天局)支持并发展壮大起来的民营商业航天服务商。自成立以来,它的任务就是研制可重复使用的火箭和货运/载人航天器。
降低材料成本和实现重复使用是马斯克降低航天发射成本的两大法宝。
钛合金、碳纤维等航天器制造材料太贵?那我就用不锈钢来造火箭吧!
火箭发射一次就扔的做法太过浪费,费用太高?那我就把发射出去的火箭收回来再继续用呗!
而SpaceX的研发方式也很简单直接。在NASA的支持下,SpaceX快速完成了一轮又一轮的地面试验和发射试验。你让我在试验前先严密论证,以确保万无一失?不存在的,只管试就是了,哪里失败了就在哪里打一个“补丁”,然后继续试。这种令大家瞠目结舌的“程序员在线修bug”式的研发方式一度使SpaceX濒临破产,但最终还是取得了不小的成功。
从2008年到2020年,经过上百次的迭代测试,SpaceX逐步掌握了货运/载人龙飞船的降落伞溅落回收技术和猎鹰9号运载火箭的反推垂直着陆技术。通过龙飞船和猎鹰火箭的重复回收使用,马斯克大大降低了航天发射的成本,接了大量商业航天订单,一时间风头无两。
但马斯克的雄心并不止于此,他最终想实现的是火星移民。但想要把航天器顺利地运送到火星,以SpaceX现有的猎鹰火箭的推力远远无法满足要求。
为此,马斯克又开始了迭代进化:既然配备27台猛禽发动机的重型猎鹰9号火箭都不够用,那我就用33台高功率猛禽发动机“攒”一个超重的猎鹰火箭吧!没错,这个新型火箭就叫作“超重(Superheavy)”推进器。而在超重上方的航天器,要比龙飞船大得多,被命名为“星舰(Starship)”。
从2018年到2022年,SpaceX制造了30多个星舰原型机,进行了大量地面试验和大气层内飞行试验,一步步探索出星舰发射与反推垂直回收技术。这一次的发射测试,则是首次尝试轨道级发射任务,马斯克似乎想看看,星舰到底能不能在近地轨道附近飞行一段距离。
按照原计划,超重-星舰组合体发射升空后,超重推进器将首先受控降落,星舰则绕地球飞行将近一圈后在海上溅落回收。
不过,在发射之初,组合体就因故障而出现了明显的弹体倾斜现象。到第67秒时,可以看到一共有6台发动机熄火了。这样一来,整个星舰受到的推力不再平衡,因此越飞越歪,还出现了翻滚现象,最终只能以引爆告终,最大飞行高度39千米。
对马斯克而言,即使星舰在地面爆炸都是可以接受的(以前又不是没有发生过),而这次飞行了这么久后才爆炸,其表现已经是非常棒了。同时,这次试验证明了星舰的技术路线具有一定的可行性,后期只要排除发动机失控的故障或许就可以继续发展。这或许就是马斯克对本次首飞失利评价颇高的原因。