馬斯克火星夢又近一步,星艦先鋒 SN8 上演高空雜技結果爆炸了

作者 | 發布日期 2020 年 12 月 10 日 15:58 | 分類 尖端科技 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


美國時間 12 月 10 日 6 時 45 分,德州博卡奇卡(Boca Chica)測試基地,太空探索技術公司(SpaceX)的星艦(Starship)專案飛船首次高空試飛開啟,在最後的時刻爆炸。

Starship 飛船原型 SN8 三台引擎首先同時工作,SN8 垂直向上飛。

隨後引擎逐一停止工作,SN8 開始慢慢傾斜,直至與地表平行;接著受重力作用開始下降;SN8 即將墜落撞擊地面時,推動器重啟,SN8 調整至垂直狀態,挑戰了關鍵姿態測試,網友表示「空中雜技太絕了」。

但測試最後回收著陸時,SN8 爆炸,烈焰橫飛。官方稱原因在於頭部燃料罐壓力較低導致著陸速度較快。

「測試很精彩。恭喜星艦團隊!」雖然 SN8 並未如預想輕輕落在著陸台上,但 馬斯克表示:我們已拿到所有需要的數據。

終於,SN8 在生命終結之前迎來亮點時刻。

試飛前出現一個小插曲──直播原定 8 日 22 時開始,但卻延後 8 個多小時,直到 9 日 6 時多 SpaceX 終於宣布 SN8 測試開始。

準備點火前 1.3 秒,引擎緊急自動中止,蹲守的觀眾僅等到一句「請關注下一次測試窗口」。

早在 11 月 25 日,SpaceX CEO 馬斯克就透露 Starship SN8 的高空飛行目的:測試 3 台引擎上升、機體襟翼、主儲罐到頂部儲罐的過渡、著陸翻轉。

相比最初的計畫,試飛的高度和實施時間都有變化──試飛高度由 15 公里降到 12.5 公里;時間上,最早計劃 10 月底測試,但之後杳無音信、一拖再拖,直至當天。12 月 7 日 SpaceX 宣布測試最早次日進行,馬斯克的評論也還是「但願明天能飛吧」。

業界人士認為,飛行高度的降低與美國聯邦航空局(FAA)的航空管制有關。試飛時間延遲也不罕見。馬斯克曾對《矽谷鋼鐵人》作者、外媒記者 Ashlee Vance 說:

航太產業的延遲現象司空見慣。

但某種程度這也反映出測試難度不低,畢竟馬斯克兩次公開表示 SN8 完成所有目標的機率僅三成。

「SN8」中,「SN」代表 serial number,意為序號;數字 8 則是指 Starship 系列的第八艘原型機。

SN8 是 Starship 第一艘全尺寸原型機,也是第一艘高空測試用的原型機,由 304L 合金製成,高 50 公尺、直徑 9 公尺、重達上百噸、推力多達 600 多噸,堪稱「飛行怪獸」。

《經濟學人》的評價是:

It has more oomph than its predecessors. (它比前輩更有魅力。)

外形上,之前原型機常被網友調侃是「水塔」、「不鏽鋼保溫杯」等,而 SN8 比起「前輩」又多了頭錐。2020 年10 月 22 日,SN8 頭錐完成吊裝,看上去立馬就有穿透大氣層的太空火箭模樣了。

引擎方面,原型機使用的猛禽引擎(Raptor engine)是可重複使用甲醇分級燃燒的引擎,2019 年 7 月開始就在 Starship 火箭原型測試。

不過「前輩」只用到一台引擎,因此地面測試高度不超過 150 公尺;SN8 則配備 3 台,每台引擎推力約 225 噸,試飛高度 12.5 公里,即平流層。

比起 SN5 和 SN6,SN8 還安裝控制襟翼,旨在控制飛行。

這次歷史性試飛前,SN8 經過大量前期準備工作,分別為 10 月 20 日、11 月 10 日、11 月 12 日和 11 月 24 日 4 次靜態點火測試。從未裝頭錐到合體,從單台引擎到 3 台引擎,除第三次測試因意外損壞啟動系統,其餘幾次測試均成功。

如今,在發射台等了 2 個多月的 SN8 終於迎來亮點時刻,「雖炸猶榮」。

星際移民,何其不易

2017 年 9 月,馬斯克提出 Starship 的概念,計劃打造下一代發射載具。SpaceX 的 Starship 定義是:包含星際太空船和超重型火箭兩部分,完全可重複使用的運輸系統,可將太空人和貨物運送到地球軌道、月球、火星甚至更遠的地方。

Starship 有效載荷 100 噸,可載 100 多人進行長途星際旅行。用 SpaceX 的話說就是未來 Starship 是世界最強大的運載系統。

搭載太空船實現人類星際移民夢的,正是重型獵鷹運載火箭(Falcon Heavy)。

身為全球現役運載能力最強的火箭,Falcon Heavy 有:

  • 近地軌道(LEO)運載能力:63.8 噸。
  • 地球同步軌道(GTO)運載能力:26.7 噸。
  • 火星軌道運載能力:16.8 噸。
  • 冥王星運載能力:3.5 噸。

不過 1970 年代 NASA 打造的土星 5 號運載火箭(最後一次發射是 1973 年)依舊保持最高運載能力紀錄(近地軌道運載能力 140 噸),讓 Falcon Heavy 真正稱霸火箭家族的是經濟性──兩個側助推器都會返回發射地,主助推器降落在海面,回收所需費用大大降低。

要將人類送進宇宙空間,太空船更是關鍵。

2019 年 1 月,馬斯克宣布,考慮到成本、強度、生產難易程度等因素,太空船不再由碳纖維製造,而是用不鏽鋼代替。雖然後者價格是前者的 70 倍,但不鏽鋼不僅能抵抗複合材料在外層空間低溫環境可能破裂,熔點也夠高,可防止重返大氣層時因高溫受損,這是保證太空船回收利用的重要部分。

馬斯克的設想中,Starship 是完全可重複使用的設計,類似商用飛機。

為了這個目標,SpaceX 在位於墨西哥灣沿岸的美國德州城市博卡奇卡(Boca Chica)建設 Starship 基地。這是 SpaceX 唯一自營的發射場,基地靠近墨西哥邊境,人煙稀少,不僅是德州最南端,也是僅次佛羅里達半島的美國本土最南端,靠近赤道的地理位置,意味此地發射火箭更能節省燃料。

自 2019 年 Starship 專案正式啟動以來,Boca Chica 基地越來越像 SpaceX 一窺太空模樣的祕密地點。

6 月 6 日,剛攜團隊創造「龍飛船」載人歷史的馬斯克向 SpaceX 員工發內部信指出:

Starship is the top SpaceX priority.(接下來要把精力放在星艦專案。)

他提到要繼續建設 Boca Chica 基地,甚至希望員工都能搬到當地助力研發。雖說一切努力都是為了星際移民,但打造「地表最強運載器」實屬不易。

2019 年 8 月,Starhopper 原型機(僅屬 Starship 的一部分)成功完成 150 公尺低空測試。

(Source:SpaceX

但隨後,SpaceX 被原型機潑來一盆盆冷水:

  • 2019 年 11 月,第一代全尺寸原型機 MK1 壓力測試失敗,因此 MK2 和 MK4 原型機未經測試直接退役。
  • 2020 年 2 月,新一代原型機 SN1 原型機壓力測試失敗,因此 SN2 原型機只進行部分元件測試。
  • 2020 年 4 月,SN3 原型機低溫試驗失敗。
  • 2020 年 5 月,SN4 原型機測試爆炸,幾乎沒有留下任何完整硬體,測試地也遭破壞。

難得的是,8 月 5 日 7 時 57 分,SN5 終於順利完成 150 公尺懸停測試,當時 SN8 也已曝光。

後來 9 月 23 日經歷 4 次失敗後,SN7.1 爆炸──不過這次是特意爆炸試驗,目的是了解研究 304L 不鏽鋼燃料箱承受的壓力極限,同時也為 SN8 試飛做準備。

當然,SN8 並非入軌版本。據 SpaceX 計畫,太空船最終成型之前,約需經 20 台原型機測試,全部更新要在 3 年內完成,目前在建造的有 SN9、SN10、SN11。

11 月 25 日馬斯克甚至透露,SN15 將有重大升級。

 

馬斯克的「火星夢」

2002 年馬斯克創立 SpaceX,三大業務領域為 Starship、Crew Dragon(龍飛船)、Starlink(星鏈)。

不論一次發射 60 顆的 Starlink 衛星、已接到 NASA 訂單穩定運送太空人和貨物往返國際空間站的 Crew Dragon,還是屢屢失敗但進展不少的 Starship,馬斯克的野心一點點彰顯、一點點滿足。

據《太陽報》報導,馬斯克計劃 2050 年前送 100 萬人登上火星,具體細節包括:

  • 打造一支有 1 千多艘 Starship 的艦隊
  • 每天 3 艘 Starship 出發前往火星
  • 每艘 Starship 搭載 100 名乘客
  • 用大約 9 年送 100 萬人去火星

10 月的國際火星協會大會,馬斯克再次許下承諾:4 年內,SpaceX 將向火星發起首次無人飛行任務。如果所言為實,那麼明年或後年 Starship 就將進入軌道。

前不久,網友注意到了 Starlink 測試版的消費者服務條款《管理法律》(Governing Laws)。其中一條便是:

火星是自由星球,火星殖民地不承認地球法律。

眾人好奇,馬斯克最終是想做火星總統嗎?

更令人震驚的是,馬斯克 12 月初接受德國傳媒巨頭施普林格 CEO Mathias Dopfner 採訪時表示,希望自己死後能埋在火星(當然不是因為太空船墜毀的意外死亡)。

外媒 TechCrunch 曾報導,相對於馬斯克的預測,Starship 的研發進度其實有些落後。考慮到火星種種不確定因素和火箭研製的重重困難,很多人看來登陸火星,甚至死後埋在火星真像癡人說夢。

但不得不說,「火星夢」也並非完全沒有機會實現,畢竟做夢人非癡人,而是鋼鐵人馬斯克。

(本文由 雷鋒網 授權轉載;首圖來源:SpaceX

延伸閱讀: