馬斯克的星艦又炸了，但有兩個(gè)好消息
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馬斯克的星艦，第二次試飛終于來(lái)了！短暫的叫停之后，倒計(jì)時(shí)恢復(fù)，眾人的歡呼聲中，裝有 33 個(gè)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)的助推器帶著航天器升空，點(diǎn)火時(shí)發(fā)出巨大的轟鳴，火焰明亮，上升時(shí)的軌跡筆直而瑰麗。當(dāng)時(shí)間來(lái)到 2 分 50 秒左右，一二級(jí)成功分離，但隨后一級(jí)爆炸成一團(tuán)火球，沒(méi)能按計(jì)劃受控在海上濺落。▲ 一二級(jí)分離.▲ 一級(jí)爆炸.二級(jí)繼續(xù)飛行一段時(shí)間后，SpaceX 表示無(wú)法接收二級(jí)的數(shù)據(jù)，直播叫停，不久二級(jí)也在海灣上空自毀。4 月 20 日首飛時(shí)，馬斯克說(shuō)成功率在 50%，甚至沒(méi)炸毀發(fā)射臺(tái)就值得慶幸。7 個(gè)月后，馬斯克更有信心，認(rèn)為第二飛成功入軌的可能性約在 60%，但他仍然建議不要期望過(guò)高，完成「級(jí)分離」也是一場(chǎng)勝利。抵達(dá)終點(diǎn)固然圓滿，但完成階段性目標(biāo)也值得慶祝，這次試飛完全達(dá)成了馬斯克的愿景。SpaceX 在直播中表示：「我們獲得了如此多的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)都將幫助我們改進(jìn)下一次飛行。」墨西哥灣海岸，德克薩斯州博卡奇卡的發(fā)射場(chǎng)，再次響起了歡呼聲，通過(guò)屏幕傳到世界各地。正如馬斯克今天在 X 所寫(xiě)：LETS GO! Huge for humanity. 我們走吧！對(duì)人類來(lái)說(shuō)是偉大的。站在首飛的肩膀上，但同樣是場(chǎng)大冒險(xiǎn)星艦邁過(guò)了它的生死一線。為什么這么說(shuō)？星艦主要由兩部分組成：頂部配備 6 臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)的「星艦航天器」，火箭系統(tǒng)的第二級(jí)；底部配備 33 臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)的「超重型助推器」，火箭系統(tǒng)的第一級(jí)。第二飛最緊張的時(shí)刻，就在于升空后的 2 分 41 秒，按照計(jì)劃進(jìn)行一二級(jí)分級(jí)的時(shí)間。▲ 第二飛時(shí)間線.首飛時(shí)，星艦已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)級(jí)分離故障。按照當(dāng)時(shí)的計(jì)劃，2 分 30 秒左右助推器關(guān)機(jī)，然后一二級(jí)進(jìn)行分離，但火箭不斷翻滾，到第 3 分鐘時(shí)也未能分離。和首飛不同，這次 SpaceX 重新設(shè)計(jì)了一二級(jí)分離系統(tǒng)，首次嘗試「熱分離」，當(dāng)航天器還未與助推器分離時(shí)就啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，而不是分離后點(diǎn)火。因?yàn)閺奈磳?shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，馬斯克稱其為第二飛中「最危險(xiǎn)的部分」，可能導(dǎo)致助推器爆炸。這也是為什么，星艦的兩級(jí)之間增加了通風(fēng)口和隔熱罩，以排出過(guò)熱廢氣。▲ 第二飛增加的隔熱罩.冒險(xiǎn)是值得的，如果攻克了這關(guān)，那么星艦就有很大的可能進(jìn)入軌道。馬斯克表示，熱分離產(chǎn)生了微小但重要的推力，可以增加約 10% 的有效載荷。在主持人和觀眾的屏息期待中，第二飛的熱分離成功了，這是今天的第一個(gè)好消息，但一二級(jí)隨后都沒(méi)能按計(jì)劃濺落和飛行。除了級(jí)分離，第二飛相比首飛，還有大大小小的 1000 多項(xiàng)改進(jìn)。首先是助推器。首飛的失敗從一開(kāi)始就有預(yù)兆，助推器的 3 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)能點(diǎn)火，2 臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在途中故障，還有 1 臺(tái)時(shí)好時(shí)壞。▲ 首飛時(shí)多臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)不正常.SpaceX 后來(lái)解釋，在上升過(guò)程中，助推器的燃料泄漏導(dǎo)致起火，也因此切斷了與主飛行計(jì)算機(jī)的連接，大多數(shù)助推器發(fā)動(dòng)機(jī)失去通信，造成了設(shè)備的失控。所以第二飛之前，SpaceX 給助推器的組件增加了更多防護(hù)，包括擴(kuò)展滅火系統(tǒng)。今天的第二個(gè)好消息便是，第二飛的發(fā)動(dòng)機(jī)全部正常點(diǎn)火。▲ 第二飛的發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定發(fā)揮.另外，為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)更可靠，SpaceX 還為助推器的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)了新型電子推力矢量控制系統(tǒng)，采用全電動(dòng)馬達(dá)，潛在故障點(diǎn)更少，并且比傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)更加節(jié)能。其次是自毀系統(tǒng)。首飛時(shí)，星艦失控地翻滾了一段時(shí)間才爆炸，說(shuō)明星艦的自毀系統(tǒng)「AFSS」沒(méi)能及時(shí)發(fā)揮作用，這次 SpaceX 也改善了 AFSS，以備「壯士斷腕」的不時(shí)之需。再者是發(fā)射臺(tái)。首飛時(shí)，星艦在發(fā)射臺(tái)炸出了巨大的彈坑，混凝土等碎片散落在約 156 萬(wàn)平方米的土地，還引起了州立公園的火災(zāi)，激怒了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保組織。▲ 首飛后的發(fā)射臺(tái).問(wèn)題出在沒(méi)有安裝火焰偏轉(zhuǎn)器，它通常建在發(fā)射臺(tái)下方，將火焰引導(dǎo)到數(shù)百米外。▲ 第二飛增加的水冷系統(tǒng).所以第二飛之前，SpaceX 用混凝土加固了發(fā)射臺(tái)，并在發(fā)射臺(tái)增加了水冷系統(tǒng)，它被馬斯克形象地稱為「巨大的倒置淋浴噴頭」，向上噴水以抵消助推器產(chǎn)生的大量熱量。從首飛和第二飛的差別可以看出，星艦試飛是個(gè)「漸進(jìn)式創(chuàng)新」的過(guò)程。發(fā)動(dòng)機(jī)更可靠了嗎？熱分離能實(shí)現(xiàn)嗎？發(fā)射臺(tái)能不炸出個(gè)大坑嗎？如果能一口氣跑到終點(diǎn)，那自然再好不過(guò)，但再次起跑前，SpaceX 先試著訂正了錯(cuò)題，而且答得還不錯(cuò)。人類史上的最強(qiáng)火箭，星辰大海的漫長(zhǎng)征途舉世矚目的星艦，是 SpaceX 押注的下一代可完全重復(fù)使用重型運(yùn)載火箭，在設(shè)計(jì)理念上很激進(jìn)，通體散發(fā)著馬斯克本人的技術(shù)派弧光。星艦是人類史上體積最大、推力最強(qiáng)的運(yùn)載火箭，高度約 120 米，當(dāng)前的推力約為 NASA 土星五號(hào)火箭的兩倍。后者在 20 世紀(jì)六七十年代將阿波羅計(jì)劃的宇航員送上月球，被認(rèn)為是人類史上最成功的火箭之一。同時(shí)，星艦也是第一個(gè)被設(shè)計(jì)為可完全重復(fù)使用的火箭，為的是降低進(jìn)入太空的成本，最終實(shí)現(xiàn)航天飛行商業(yè)化。馬斯克認(rèn)為，這是實(shí)現(xiàn)火星移民所需的關(guān)鍵技術(shù)突破。想要可重復(fù)使用，如何回收是一個(gè)關(guān)鍵。然而，第二飛也不打算在發(fā)射場(chǎng)回收箭體，一二級(jí)都是濺落海中。我們依然只能在模擬畫(huà)面中，看到發(fā)射塔的「筷子」如何絲滑地捕獲從天而降的助推器。▲ 從發(fā)射場(chǎng)回收的模擬畫(huà)面.首飛和第二飛，主要都是為了證明星艦的入軌飛行能力，衡量它的性能如何、是否可靠。第二飛的計(jì)劃和首飛基本相同，不需要進(jìn)行完整的軌道飛行。按照第二飛的原定計(jì)劃，升空后 2 分 41 秒左右，星艦的一二級(jí)熱分離。升空后 7 分鐘左右，助推器落入墨西哥灣。然后，航天器繼續(xù)向上和向東飛行，達(dá)到接近軌道速度的最高速度，幾乎繞地球一圈，然后濺落在夏威夷附近的太平洋，全程持續(xù)約 90 分鐘。入軌試飛成功之后，SpaceX 才能開(kāi)始測(cè)試更為復(fù)雜的星艦任務(wù)，包括在軌加注、發(fā)射星鏈衛(wèi)星等，為更加遙遠(yuǎn)和復(fù)雜的深空任務(wù)做準(zhǔn)備。▲ 火星旅程中途需要在軌加注.2021 年，SpaceX 打敗藍(lán)色起源等競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，贏得 NASA「阿爾忒彌斯」任務(wù)價(jià)值數(shù)十億美元的合同，負(fù)責(zé)打造基于星艦的載人登月艙。人命關(guān)天，必然慎之又慎。近日，NASA 表示，星艦載人登月艙任務(wù)需要近 20 次發(fā)射。▲ SpaceX 星艦載人登月艙的概念圖.最終，SpaceX 希望將星艦打造成下一代、完全可重復(fù)使用的星際飛船。也就是說(shuō)，星艦廉價(jià)、安全和迅速地重復(fù)投入使用，將人員和貨物運(yùn)送到地球軌道，幫助人類重返月球，并最終前往火星及更遠(yuǎn)的地方。其中反復(fù)試驗(yàn)和迭代的艱難險(xiǎn)阻，可能難以和外人道，不存在「畢其功于一役」的爽文。實(shí)踐出真知，炸出個(gè)未來(lái)馬斯克于 2002 年創(chuàng)立了 SpaceX。創(chuàng)新、高調(diào)、快速、可持續(xù)性.....馬斯克本人創(chuàng)業(yè)時(shí)的風(fēng)格，深入影響著 SpaceX 的價(jià)值觀。實(shí)踐出真知，炸出個(gè)未來(lái)，這就是 SpaceX 自己引以為傲的創(chuàng)新方式：快速迭代開(kāi)發(fā)，是 SpaceX 所有重大創(chuàng)新進(jìn)步的基礎(chǔ)，包括獵鷹、龍飛船和星鏈。▲ 獵鷹重型火箭發(fā)射.眾所周知，SpaceX 習(xí)慣了屢戰(zhàn)屢敗、屢敗屢戰(zhàn)，不怕向外界暴露問(wèn)題和技術(shù)漏洞，真刀真槍地炸過(guò)不少「大煙花」。2020 年 12 月到 2021 年 5 月，星艦二級(jí)的原型機(jī)，進(jìn)行了一系列的亞軌道高空試飛，5 射 4 炸。▲ 星艦 SN8 落地速度過(guò)快導(dǎo)致炸毀.直到星艦 SN15，「神龍擺尾」后平穩(wěn)落地，雖然燃起了小股火焰，但很快就被撲滅，星艦二級(jí)的原型機(jī)才成功實(shí)現(xiàn)軟著陸。今年 4 月 20 日的入軌首飛，裝好一二級(jí)的星艦「完全體」，終于在軌道級(jí)發(fā)射臺(tái)起飛，引起一片歡呼，實(shí)現(xiàn)了不炸掉發(fā)射臺(tái)的「小目標(biāo)」，但升空 4 分鐘后解體爆炸。▲ 首飛時(shí)的星艦升入德克薩斯州南部的天空.不得不說(shuō)馬斯克擁有一顆大心臟：如果你每次都看我們的發(fā)射視頻，會(huì)發(fā)現(xiàn)我們已經(jīng)炸毀了好幾個(gè)原型機(jī)了。除了爆炸造成的「損兵折將」，SpaceX 也會(huì)經(jīng)常推翻之前的火箭設(shè)計(jì)方案，被直接廢棄和拆毀的原型機(jī)數(shù)不勝數(shù)。與此同時(shí)，SpaceX 十分重視成本控制，將不銹鋼作為主要結(jié)構(gòu)材料，采用了批量化生產(chǎn)的模式，即使第二艘星艦也不能進(jìn)入軌道，還有更多飛船原地待命。▲ 它們都可以是星艦.SpaceX 堅(jiān)持認(rèn)為，真實(shí)環(huán)境的事故是收集數(shù)據(jù)最快、最有效的方式。快速設(shè)計(jì)、炸掉、升級(jí)原型機(jī)，比模擬和地面測(cè)試更好。相比之下，NASA 更喜歡緩慢、有條不紊的測(cè)試。第二飛，就完全驗(yàn)證了 SpaceX 的理論。終點(diǎn)似乎就在那里，但誰(shuí)也不知何時(shí)能夠跨過(guò)。塵埃落定之前的探索，往往不是完全成功，也不是徹底失敗，最有可能介于兩者之間，但離目標(biāo)又近了一點(diǎn)點(diǎn)。雖然前方依然艱難，但或許就在正確道路上。人類在群星間穿越的夢(mèng)想，從來(lái)不會(huì)停止。
