马斯克火星梦迈进一步：史上最强火箭SpaceX星舰升空后爆炸

绿缘 · 发表于 2023-4-21 07:51:47

美国中部时间4月20日8时33分（北京时间4月20日21时33分）时许，SpaceX“星舰”系统满载着超过4500公吨推进剂从得克萨斯州起飞，执行首次轨道级测试飞行任务，但升空不久后爆炸。

SpaceX创始人埃隆·马斯克曾预测“星舰”首飞成功率50%，暗示火箭可能在第一次轨道试飞尝试时爆炸。“星舰”系统由第一级“超重”火箭和第二级“星舰”飞船构成，未来两者皆可重复使用。但本次发射并不打算让“星舰”飞船垂直着陆或利用发射塔捕获“超重”火箭助推器。从得克萨斯州南部升空后，“星舰”将进入地球轨道向东飞行，“超重”火箭助推器会落入墨西哥湾，剩下“星舰”飞船独自飞越大西洋、非洲南端和印度洋，最后在夏威夷附近的太平洋溅落。

在此之前，“星舰”经历了多代技术迭代，原型机一边爆炸一边“出炉”，一路试错一路更新，将马斯克用互联网思维造火箭的想法发挥到极致。发射前，SpaceX在推特上表示，“通过这样的测试，衡量成功的标准是我们能学到多少东西，这将为SpaceX快速推进 ‘星舰’的开发提供信息，并提高未来成功的概率。”

象征着太空飞行的现代化、商业化

马斯克的火星殖民计划是在未来几十年送大约100万人上火星，在火星上建造一座自给自足的城市。而运输工具就是“星舰”，他希望建造1000枚以上的“星舰”运送生命到火星。SpaceX完全可重复使用运输系统“星舰”是马斯克火星梦的基石，马斯克曾形容这是“非常现代的诺亚方舟”。

“星舰”系统被认为将是有史以来最强大的运载火箭，整体高120米，直径9米，完全可重复使用时运载能力最高可达150公吨。一级“超重”火箭配置33台“猛禽”发动机，二级“星舰”飞船配置3台“猛禽”发动机和3台“猛禽真空”发动机。“猛禽”发动机采用液氧甲烷推进剂，推力是SpaceX猎鹰9号火箭“梅林”发动机的两倍。火星大气中的甲烷令SpaceX有朝一日可以在火星上为“星舰”补充燃料。

在得克萨斯州南部博卡奇卡村附近的基地中，SpaceX公司的第一艘轨道星际飞船放置在其巨大的超级重型助推器之上。

“星舰”系统设计用于送宇航员和货物到地球轨道、月球、火星和更远的地方，它可以携带100人进行长时间星际飞行，也可以发射卫星和太空望远镜，帮助建立月球基地。“星舰”飞船未来还可以在地球上实现一小时内点对点运输，最大时速27000千米/时。2017年，马斯克在一次讲话中分享了一则环球客运视频。视频中的“星舰”将乘客从纽约附近的一个海上平台发射到太空，39分钟后着陆在上海附近一个类似的海上平台上。

NASA太空发射系统（SLS）火箭使用了上世纪70年代为航天飞机所设计的硬件，如果说SLS代表了政府传统的火箭设计方法，那么“星舰”则象征着太空飞行的现代化、商业化。在前往火星的飞行途中，“星舰”飞船可在近地轨道利用“燃料飞船”（本质上是没有窗户的“星舰”飞船）补充燃料，使得100吨的运输可以一路到火星。SpaceX还建了146米高的火箭发射塔，支持火箭集成、发射和捕获“超重”火箭助推器。由于“星舰”未来将可重复使用，预计运行成本将远低于SLS。

绿缘 · 发表于 2023-4-21 07:53:25

土星五号（左）、太空发射系统（中）和星舰（右）对比。图片来源：TIME

去年2月，在得克萨斯州博卡奇卡召开的“星舰”发布会上，马斯克说，“星舰”飞船6-8小时就可以重复使用，这样一天就可以发射3次，“超重”火箭助推器发射6分钟后就能返回，大约每小时就能发射一次。快速重复使用也意味着降低成本，“每次飞行可能只需几百万美元，甚至最少可能只要100万美元。”马斯克说，按照太空标准来衡量，这个价格低得离谱。

私人绕月旅行和NASA载人登月合同收入囊中

马斯克对于“星舰”的承诺吸引了一批粉丝，也收割了实际订单。

在与亚马逊创始人杰夫•贝佐斯旗下蓝色起源的竞争中，“星舰”赢得了NASA支持，已将两份载人登月合同收入囊中。2021年，NASA选择SpaceX作为合作伙伴开发“星舰”月球着陆器，合同价值29亿美元，在“阿尔忒弥斯3号”任务中，“星舰”将送美国宇航员登上月球，实现人类50多年来首次重返月球表面的计划。去年11月，“阿尔忒弥斯1号”任务发射之际，NASA授予SpaceX第二份“阿尔忒弥斯”登月合同，价值约11.5亿美元，以进一步开发“星舰”人类着陆系统，执行“阿尔忒弥斯4号”任务，2027年第二次载人着陆演示。

在重返月球过程中，NASA计划首先用自己开发的SLS火箭发射宇航员前往月球，然后将宇航员转移到“星舰”上，下降到月球表面。

除了政府订单，“星舰”也拿下了私人客户，SpaceX曾对外宣布了3趟“星舰”商业载人⻜行。2018年，日本富豪前泽友作宣布包下“星舰”第一次绕月飞行所有座位，希望征集8名同行者。这趟绕月之旅名为dearMoon。去年2月，SpaceX和美国亿万富翁贾里德·艾萨克曼（Jared Isaacman）决定启动“北极星计划”，开展至少3次太空⻜行，完成首次商业太空行走，并以“星舰”首次载人⻜行任务告终，但这趟飞行不绕月。

此外，世界首位太空游客、82岁的美国企业家丹尼斯·蒂托（Dennis Tito）与其57岁的妻子Akiko已预定“星舰”绕月之旅，蒂托夫妇的行程将在“北极星计划”首次“星舰”载人飞行以及dearMoon绕月任务之后发射。夫妇二人将搭乘“星舰”，在为期一周的时间里在距离月球表面200公里的范围内飞行，随后返回地球。

不过短期内，SpaceX要让“星舰”开展定期飞行，部署下一代“星链”卫星。二代“星链”卫星长7米，重1.25吨，卫星越重发射难度越大，SpaceX寄希望于“星舰”，“我们需要’星舰’频繁工作和飞行，否则’星链’就会被困在地面。”马斯克说。

连续爆炸带来的技术迭代优化

与任何一次火箭首飞一样，火箭复杂的硬件或软件工程中，一个小缺陷就容易让发射出现问题。3月7日，马斯克在接受采访时表示，“星舰”轨道级首飞的成功几率为50%，“我并不是说它会进入轨道，但我保证会很刺激。”他补充道，“不会无聊。”

他也暗示“星舰”可能在第一次轨道级试飞尝试时爆炸。马斯克的担忧之一是爆炸会摧毁发射台，“如果我们把发射台熔化了，重建可能需要几个月的时间。”他把火箭助推器比作“一盒手榴弹”，“那是非常大的手榴弹。”如果发射失败，马斯克说SpaceX将很快再次尝试，“我们正在得克萨斯州南部建造一系列 ‘星舰’，我们今年有80%的机会进入轨道。”

马斯克暗示的爆炸并非没有先例。轨道级试飞前，“星舰”经历了多代技术迭代。

星舰进化史：从马斯克的“天马行空”到目标火星的最强火箭。(05:21)

2019年11月，在得克萨斯州进行的低温压力测试中，“星舰”原型机MK1发生爆裂，喷发出大量白色烟雾，一些固体硬件四处飞射。2020年2月，“星舰”第二艘原型机SN1也在低温贮箱试验中被摧毁。巨大的压力将SN1截断，变形的不锈钢“筒仓”向上弹射以后砸地。不过，“星舰”测试原型SN2一个多星期后通过了低温压力测试和发动机推力载荷测试。但通过试验的SN2只是个小尺寸原型机，也并非为了飞行。到了2020年4月，“星舰”原型机SN3在博卡奇卡的测试基地进行低温贮箱试验。在加注低温推进剂后，SN3先是出现褶皱，然后自行垮塌。

一系列“星舰”原型机一边爆炸，一边继续“横空出世”。SN4是首个通过低温测试并执行静态点火的全尺寸原型机，但在第五次静态点火中发动机关闭不久后爆炸了。2020年8月，“星舰”原型机SN5在博卡奇卡测试基地完成150米跳跃，试飞时间持续约1分钟。这年9月，“星舰”原型机SN6再次成功试飞150米。

当地时间2021年2月2日，美国得克萨斯州，SpaceX成功发射了“星舰”原型SN9，但在返回着陆时再次猛烈撞击着陆场发生爆炸。

两年前，SpaceX开始执行一系列高空试飞，但大多遭遇失败。“星舰”原型SN8、SN9、SN10和SN11分别在2020年12月、2021年2月、2021年3月初和2021年3月末开展高空测试飞行，都没有逃过爆炸的命运。其中，SN8和SN9都在着陆时爆炸，SN10升空后安全着陆，但在着陆8分钟后爆炸。SN11着陆时碎片散落在测试场地周围，马斯克当时承认火箭被毁。

2021年5月，“星舰”原型第五次高空试飞，SN15从博卡奇卡基地起飞，飞到大约10公里的高度后下降，切断发动机向地面俯冲，然后重新点火，及时竖直翻转，起飞约6分钟后软着陆在着陆台上。马斯克随即在社交媒体上公布，“ ‘星舰’顺利着陆！”那次着陆后，SN15底部有些火焰，不过遥控灭火系统几分钟内将它扑灭了。

自那之后，“星舰”再也没有飞行过。今年2月，SpaceX在博卡奇卡完成“星舰”发动机静态点火测试，一级助推器33台发动机中的31台同时点火。马斯克表示，这些发动机仍然足够到达轨道。

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