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不完美、但成功,SpaceX 星艦 No.3 發射的真正意義

來源: 責編: 時間:2024-03-19 09:19:27 180觀看
導讀 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,對于伊隆?馬斯克和他的「星艦」火箭來說確實是這樣。在兩次發射失敗后,2024 年 3 月 14 日,SpaceX 打造的完全可重復使

成功,又沒完全成功。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

作者 | 年華9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

編輯| 靖宇9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

「事不過三」,這句中國諺語在國外一樣通用。至少,對于伊隆?馬斯克和他的「星艦」火箭來說確實是這樣。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

在兩次發射失敗后,2024 年 3 月 14 日,SpaceX 打造的完全可重復使用火箭 —— 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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

點火后,一級助推器全部 33 臺發動機穩定工作。隨后,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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

二級飛船順利進入預定軌道。SpaceX 官方宣布開 / 關艙門和推進劑轉移測試成功。40 分鐘時,飛船再次點火;10 分鐘后,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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

這第三次試射雖然未能「善終」,但對于 SpaceX 團隊來說,依然是一次巨大的成功。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

01、星艦 No.3 成功了嗎?

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星艦助推器上的 33 臺發動機全部啟動成功|圖片來源:SpaceX 社交賬戶

官方消息中,SpaceX 列出了 8 點「成功」來總結這次試射:9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

這是第二次,超重型助推器上的 33 臺猛禽引擎全部成功啟動,并在上升過程中保持全程燃燒狀態。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

第二次成功執行熱分離,關閉 30 臺超重型助推器上的猛禽引擎(3 臺未關閉),并在分離飛行器之前成功點燃了第二級的六臺猛禽引擎。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

分離后,超重型助推器成功完成翻轉動作,并完成了返航燃燒,抵達墨西哥灣的濺落點。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

第一次著陸燃燒中,超重型助推器成功點燃了幾臺引擎,之后飛行器經歷了 RUD(這是 SpaceX 的說法,意為「快速非預定拆解」)。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

在大約 462 米的高度和任務開始后將近七分鐘時,助推器結束飛行。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

六臺第二級猛禽引擎全部成功啟動,并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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

在滑行過程中,成功完成其他幾個目標的飛行測試,包括開啟和關閉其有效載荷門(未來計劃裝星鏈)和啟動推進劑轉移演示。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

由于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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

這些演示的結果將在飛行后數據審查完成后公布。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

隨后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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

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后的遙測信號。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

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星艦成功進入太空軌道|圖片來源:SpaceX 社交賬戶02、史上「最強火箭」

盡管試飛沒有完美結束,但從實踐的角度來看,這次試飛仍標志著一次重大成功。相比于前兩次試飛的經驗,SpaceX 對火箭進行了諸多改進。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

2023 年 4 月 20 日,星艦在萬眾期待中首次點火發射。升空約四分鐘后,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。沒有炸毀發射臺,是馬斯克最大的慶幸。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

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 臺發動機均正常啟動,順利升空。但 3 分鐘后,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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

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:9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

1、有史以來,最大最強9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

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于 150 噸的重復使用運力,一舉超越全球各國現役火箭,是人類歷史最強火箭。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

2、完全可重復使用9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

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)。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

星艦的目標是一枚完全可重復使用的火箭。也就是說,一級助推器和二級飛船,都要回收。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

不僅要能回收,還必須要便宜。星艦用了不銹鋼作為主要材料,與合金材料相比,具有更高的強度和耐用性,同時成本更低。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

3、單芯級多發并聯9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

將多個發動機捆綁在火箭的同一個級別(芯級),這些發動機并行工作,提供推力將火箭送入太空,稱為單芯級多發并聯。在航天歷史上,捆綁式火箭的名聲并不好。前蘇聯 N-1 重型運載火箭 4 射 4 炸,讓大家對這條路沒什么信心。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

有人問馬斯克 N1 火箭沒能成功,為什么你堅信星艦能成功?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并聯不可靠的魔咒。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

以中國商業航天企業星河動力的谷神星一號為例,這枚火箭定型后,在此后三年時間相繼完成 10 次發射。雖然后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占領了小型固體運載火箭市場,后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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

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,然后在 2027 年開始進行 NASA 的載人航天測試。憑借強大的工業體系,一旦星艦完成定型,近地優質軌道資源將迅速被其占領,留給競爭對手的時間窗口,正在一步步縮小。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

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正在準備發射的星艦火箭|圖片來源:SpaceX03、火星,還有多遠?

星艦為衛星通導遙應用開辟了無窮的想象空間。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,隨著星艦的成功定型,星鏈的部署成本預計將大幅下降,衛星通信應用將快速發展。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

早在 2007 年,馬斯克就已經宣布了他的宏偉計劃 —— 使人類能夠探索并最終定居火星。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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

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,并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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

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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,并最終實現將 100 萬噸有效載荷送往火星的壯志。據馬斯克的愿景,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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

自 2009 年 SpaceX 首次發射可復用的獵鷹 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。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

在 2024 年,SpaceX 計劃進行 144 次發射,這將占到全球入軌質量的 90% 以上。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

理想很有戲,現實很豐滿。在 SpaceX 成立 22 周年之際,馬斯克的火星夢想又向前邁進了一大步。9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

本文來自微信公眾號:極客公園 (ID:geekpark),作者:年華9Es28資訊網——每日最新資訊28at.com

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