每日看点!SpaceX星舰首飞升空后爆炸，马斯克的“火星梦”到底有多难？｜钛媒体焦点
来源：钛媒体 2023-04-21 13:54:01
SpaceX“星舰”试飞发射镜头，不是爆炸
北京时间4月20日21点33分，特斯拉CEO、推特CEO马斯克 (Elon Musk）创立的美国太空探索技术公司（SpaceX），其研发的Starship“星舰”重型运载火箭SN24，在美国南得克萨斯星际基地(Starbase)首飞发射成功。
【资料图】
不过，SpaceX“星舰”并未如预期一样进入轨道，而是在发射第4分钟左右飞到39公里时，由于“星舰”和推进器未能分离，即一二子级分离前发生故障，航天器未能进入轨道，在墨西哥湾上空发生爆炸，“星舰”执行的入轨任务失败。
“星舰”在空中解体爆炸动画
几分钟后，SpaceX发布推文称：“星舰”试飞似乎还不够令人满意，星舰飞船发生了非计划内的解体，团队将继续回查数据并为我们的下一次飞行测试努力。通过这样的测试，成功来自于我们学到的东西，今天（20日）的测试将帮助我们提高“星舰”的可靠性，因为SpaceX寻求让人类成为多行星。
拥有1.3亿粉丝的马斯克发推文称，祝贺SpaceX团队完成了令人兴奋的星舰发射测试，为几个月后进行的下一次“星舰”发射测试学到了很多东西。
另据报道，尽管此次首飞入轨失败，但SpaceX员工明显松了一口气，其中一个人朝同事喷了一瓶香槟，他们欢呼道“Go Starship!”。报道指，SpaceX团队已经着眼于下一次试飞。
实际上，这次“星舰”发射过程惊心动魄、几经波折。
此次试飞之前，马斯克压低了预期，形容首次“星舰”轨道发射成功的概率就像抛硬币一样——大约50%，可能需要几次尝试才能成功进行这次试飞。
这次是SN24任务，之前有超过23次不同程度失败的实验。4月17日，SpaceX曾第一次尝试发射“星舰”火箭，但由于超重型助推器的加压系统出现问题，且短时间内无法恢复工作，因此决定暂停“星舰”火箭的发射。而此次试飞，“星舰”也没能发射升空成功。
据报道，“星舰”飞船研发费用非常惊人，高达30亿美元。如果未来成功的话，马斯克称不排除以后要再造1000艘“星舰”。此外SpaceX还计划将“星舰”用于其卫星互联网业务，有望获得近1400亿美元规模的潜在能力。
但此次“星舰”首飞最终失败。中国航天报对此评价称，这种愈炸愈勇的风格或许正是SpaceX公司能在20年间迅速崛起的原因之一，同时也警示人们航天创新永远是机遇与风险并存。
那么，马斯克的“火星梦”到底有多难？
“星舰”为何如此重要？事实上，“星舰”是SpaceX有史以来最高的新型飞船，总体高度达120米（394英尺），比带有基座的自由女神像高近90英尺，同时还是迄今运力最大的飞船和火箭系统，推力高达7755吨史上最强。而且，该飞船可重复使用，目标是船员和货物运送到地球轨道，帮人们前往月球、火星以及更远的地方。
另外，“星舰”采用液氧甲烷燃料，拥有火箭助推器中最多的发动机，包含上下两个推进部分。其中，下层是一个名为“Super Heavy”的超重型助推器，高70米，底部有33个SpaceX研发的强大猛禽（Raptor）发动机，为第一级助推器提供动力；上层是“星舰”飞船，高50米，配备6台“猛禽”发动机，可运载货物和人员。
根据官方信息，两层发动机规模能够让星舰在全油门时产生1600万磅的推力，远超过将阿波罗宇航员送上月球的载人飞船“土星五号”。
整体来说，“星舰”与“龙”（Dragon）飞船系列共属SpaceX载人航天计划的一部分，此前龙飞船2号已完成八次载人航天飞行任务，主要为了完成马斯克的“殖民火星梦”。（详见App前文：《SpaceX实现首次载人发射全记录！马斯克成功开启商业航天新时代》）
马斯克对火星的向往由来已久。早在 2001 年，马斯克就策划了一个“火星绿洲”项目，计划在火星上建立一个小型实验温室，让来自地球的农作物在火星土壤里试着生长。2002年他创立了第三个公司SpaceX，专注于开发生产低成本高可靠的空间运载火箭，近期抵达目标是月球，远期抵达目标是火星。
“如果我们把每个人移居火星的成本控制在 200 万美元左右，就可以开创一个大市场。预计地球上1万至2万人愿意移民外星球，人们不用节衣缩食在地球上买房，攒下的钱可以用于移居太空。”马斯克曾表示。
实际上，SpaceX的猎鹰9号是世界上发射次数最多的火箭。但与猎鹰系列火箭相比，面向下一步火星/月球载人载重物发射，猎鹰推力不够，无法实现。因此，马斯克希望制造重型飞船“星舰”——携带更多的货物和更多人“上火星”，而且火箭重复使用可大大降低发射成本。
实际上，马斯克SpaceX“星舰”计划最早可以追溯到18年前。
2005年11月，SpaceX发射第一枚火箭猎鹰1号之前，马斯克首次提到了一种名为“BFR”的重型运载火箭概念，他希望使用煤油-氧气火箭发动机的重型火箭，将100吨重物发射到近地轨道。
2010年7月，SpaceX宣布基于猎鹰火箭开发重型运载火箭的计划，以实现其到达火星的“最终目标”；2015年，马斯克则拟议了一种火星殖民火箭，由当时正在开发的甲烷-氧气猛禽发动机提供动力。
2016年9月，马斯克宣布了一项拟议的星际运输系统运载火箭，使用猛禽发动机，具有300吨的近地轨道发射，拥有可重复发射能力。
2017年9月，在第68届国际宇航大会上，马斯克将重型火箭称为大猎鹰火箭 (BFR)。2018年9月，BFR航天器获得首份合同——由亿万富翁前泽友作（Yusaku Maezawa）资助的DearMoon计划，将让前泽友作和六到八位艺术家在绕月球的自由返回轨道上飞行，从而为火箭的开发确保了关键资金。
随后，火箭助推器和航天器分别更名为Super Heavy和“星舰”。由于这是全球第一款超重型火箭，SpaceX对“星舰”飞船原型进行了密集测试，包括低空和高空飞行、耐压测试、任务演练、静态点火等，以实现飞船开发迭代和增量。曾在SN1、SN3、SN4中发生点火爆炸。
2020年6月，SpaceX开始为“星舰”飞船火箭建造发射台；2020年8月5日，SN5任务在150米的高空飞行后，成功降落在附近的发射台上；2021年2月，SN9发射到10公里后，“星舰”原型机在着陆时坠毁，因为引擎没有正确点火。
2020年12月SpaceX“星舰”飞船试飞爆炸的直播画面
2021年7月，超重型BN3进行首次全持续静态点火并点燃三台发动机，同时，SpaceX将星际飞船的命名方案从“SN”更改为“Ship”，超重型助推器命名更改为“Booster”。2022年2月，马斯克在美国德州克萨斯南部星际基地(Starbase) 介绍了“星舰”飞船、猛禽发动机和佛罗里达太空港的开发，“星舰”计划在2023年前后发射。
2023年1月，“星舰”进行彩排，其中装满了超过4500吨的推进剂。今年2月9日，“星舰”内31台发动机以50%油门进行静态点火（尝试了33台，但一台发动机无法预点火，另一台发动机中止）。
如今，SpaceX为“星舰”设定了几个技术上有难度的目标，包括可以快速、充分地重复使用超重型助推器和星际飞船。
上周，SpaceX获得了美国联邦航空局 (FAA) 的许可，允许发射，并在飞行尝试期间将发射台周围的大片区域标记为禁止进入。如今经过4月17日暂停首次试飞、以及4月20日的升空失败，意味着需要等待下一个发射周期，并需更多发射试验才能成功。
据报道，按照原计划，火箭发射后完成最初的爬升，然后将 Super Heavy 助推器投入墨西哥湾，星舰则独自飞越大西洋、非洲南端和印度洋，最后在夏威夷附近的太平洋降落。
“这枚火箭有上百万种失败的可能，”马斯克最近谈到首次飞行任务时表示，他希望Super Heavy助推器上的发动机本周不会发生故障并最终摧毁发射台，“我们真正关心的是能否要失去发射台，”
“在发射当天，任何系统都可能出现问题——不仅是运载工具，还有发射台上的配套基础设施，”美国宇航局前官员、Quantum Space创始人尤尔奇克 (Steve Jurczyk）表示。
据报道，此前美国一场航天工业会议上，行业内和政府密切关注SpaceX与“星舰”飞船的发射计划，一些航天行业负责人表示，他们正在分析如何将“星舰”飞船用于未来的任务。负责监督美国太空部队发射业务的Stephen Purdy指出，“星舰”设计可用于定期发射运载工具，“我希望他们（SpaceX）能成功。”
星舰，马斯克“火星移民计划”的唯一希望？值得注意的是，“星舰”的发射不止对SpaceX和马斯克意义重大。作为一架商用飞行器，它未来有望承担多种太空任务。
乐观来看，如果下一次“星舰”首飞成功并进入轨道，作为人类有史以来最高、最重、推力最强的可重复式液氧甲烷燃料火箭，“星舰”可将有望完成人类对宇宙探索和外太空布局的设想，人类去火星再也不是“天方夜谭”；同时美国宇航局（NASA）的再次登月计划有望提前实现，马斯克将重写“人类殖民火星梦”剧本。
马斯克曾将星舰称为太空技术的“圣杯”，多年来一直是他推崇的重要项目，成功发射短期内将扩大SpaceX在全球航天领域中的主导地位。
按照最新时间表，“星舰”最早可在2025年底将美国NASA航天员送上月球表面。此外，日本亿万富翁前泽友作以及8名成员有望搭上“星舰”开启月球之旅。
除了帮助人类重返月球，“星舰”还可以推动新型天体物理学和行星科学的发展，因为它可以发射超出其他飞行器荷载的重型科学设备，如望远镜、天文台、卫星和行星际宇宙飞船，将这些设备以更便宜的方式送入太空。
SpaceX表示，“星舰”最多能够将150吨的有效载荷运送到近地轨道，意味着可以让100个人上太空，推力是普通猎鹰火箭的五到十倍，从而大大降低将科学实验设备和天文台送入太空的成本，将整个家“搬上火星”似乎不再是梦想。
最近几年，“星舰”发射失败次数非常多，它完成了多次具有里程碑意义的火箭试验。
实际上，中国、美国、俄罗斯等国家正在开展空间站研究计划，一场“太空竞赛”已经开打。
据新华社3月16日报道，中国空间站的“问天”和“梦天”实验舱于2022年升空，目前实验舱内的科学实验设施研制进展顺利，将按期发射入轨，支持开展大规模、多学科科学研究，支持在轨开展1000余项研究项目。此外，中国与欧空局有10个空间站合作项目正在进行，另外中国与联合国外空司合作已遴选出第一批共9个国际合作项目，未来中国会每两到三年向国际征集新项目建议。
而美国NASA主导的太空“阿耳忒弥斯”（Artemis）计划于2017年成立，并在2022年11月成功发射阿尔忒弥斯1号登月火箭。按照计划，2024年进行阿提米丝2号载人发射，阿提米丝3号载人登月计划将于2025年进行，饼将于2027年与月球门户对接，之后每年美国宇航员将登陆月球。目前包括美国、法国、澳大利亚、加拿大、日本、意大利等共22个国家及地区签署加入阿尔忒弥斯协定。
不过，尽管认为美国NASA对承包商管理不善，“阿耳忒弥斯”计划的成本和时间表可能会超支和延迟。但鉴于SpaceX的出色能力，马斯克的“星舰”有望在NASA的支持下完成登陆月球、火星发射任务。
“SpaceX公司希望可以通过这套新型的着陆回收系统，缩减‘星舰’飞船发射周期，使其可以接近飞机航班周期，降低发射成本，加快发射速度，从而实现星际移民。目前，这种新型着陆回收系统初次回收使用时间待定，如果未来这种新型地面着陆回收系统能够成功发挥作用，将是地面支持技术的一大突破。”今年3月，中科宇航和中科院力学研究所团队五位专家，在中国航天科技集团主管期刊《中国航天》刊登的文章中称。
上述专家在另一篇《中国航天》刊登的文章中直言，世界上只有SpaceX公司的商业可回收火箭实现了成功入轨，并引领着运载前沿技术的发展。对于中国商业运载而言，应直面差距，充分辨识可重复使用火箭的关键技术，不断深入学习，推动新的技术创新和尝试，全面突破可重复使用技术，向着航天强国不断迈进。（本文首发App，作者｜林志佳）
