蹲守星艦直播,注定心跳加速。
要么見證歷史。
要么見證馬斯克放煙花。
不過,SpaceX 星艦第十次試飛 今天還是得到了命運女神的眷顧,在接連「四連炸」后終于不負眾望,完成既定關鍵任務。
質(zhì)疑馬斯克「畫餅能力」的聲音,至少在今天得暫時安靜了。
一場「故意找茬」的極限試飛
本次發(fā)射的「星艦」長約 120 米,直徑約 9 米,由兩部分組成,一個長約 70 米的超重型(Super Heavy)助推器,以及一個稱為「星艦」的上級飛船。
兩部分均由不銹鋼制成,目標是實現(xiàn)快速、完全重復使用。
這一次,超重型助推器沒有回到發(fā)射場進行「筷子夾火箭」的操作,而是前往墨西哥灣外海進行受控濺落。與此同時,星艦上級飛船則會繼續(xù)飛行,最終在印度洋受控濺落。
話不多說,讓我們來詳細回顧整個飛行過程。
星艦順利點火升空,搭載的 33 臺猛禽發(fā)動機運行狀態(tài)良好,順利通過了最大動壓階段這一關鍵節(jié)點。
?。R斯克站在星艦底下,圖片來自馬斯克社交平臺)
(APPSO 注釋:最大動壓階段(Max-Q)是航天器或火箭從地面起飛穿過大氣層時,因速度不斷增大而空氣密度逐漸降低,兩者共同作用下出現(xiàn)的一個「動壓峰值」時刻。)
此次助推器的主要測試目標集中在著陸點火。
具體來說,當星艦(上級飛船)和助推器分離后,助推器要回到地球并嘗試「著陸」。第一步,它需要把自己翻轉(zhuǎn)過來(控制翻轉(zhuǎn)),讓發(fā)動機面向正確方向,才能點火減速。
熱分離
翻轉(zhuǎn)后,助推器會點燃發(fā)動機,進行一次反向推力(點火回推)。這相當于踩剎車,讓助推器逐漸脫離原本的上升軌跡,轉(zhuǎn)而走向預定的下降軌跡。
這個動作在第 9 次飛行中演示過,其優(yōu)勢在于需要預留的推進劑更少,從而可以在上升階段使用更多燃料,將更大的有效載荷送入軌道。
更難的部分在最后的著陸階段。
按照原有設計,最終著陸需要依靠三臺中央發(fā)動機同時點火,但這次測試中將故意關閉其中一臺。這種設計更像一次「爆胎測試」:要看高速行駛中的車,是否還能穩(wěn)穩(wěn)剎停。最終,它將用僅剩的兩臺發(fā)動機在海面上方短暫懸停,然后關閉發(fā)動機并墜入墨西哥灣。
從今日的測試結(jié)果來看,助推器的整體表現(xiàn)堪稱完美。相較于助推器,星艦上級飛船承擔的任務同樣復雜多樣。
進入二級飛行階段后,星艦持續(xù)上升,并首次成功釋放 8 顆星鏈模擬衛(wèi)星,整個部署過程大約每分鐘釋放一顆,有序完成全部部署。
打開艙門,釋放星鏈衛(wèi)星模擬器
這些星鏈衛(wèi)星模擬器的規(guī)格與下一代星鏈衛(wèi)星基本相當,可以簡單理解為 V2 Plus 版本,本質(zhì)上是為未來正式發(fā)射 V3 星鏈衛(wèi)星進行的重要彩排。
未來每次由星艦搭載發(fā)射的 V3 衛(wèi)星,預計能為星鏈網(wǎng)絡增加 60 Tbps 的容量,是目前獵鷹 9 號單次發(fā)射所增加容量的 20 倍。
除了衛(wèi)星部署,本次飛行任務還承擔著另一項重要測試——在太空環(huán)境下重新點燃一臺猛禽發(fā)動機,劃重點,這對未來的軌道機動至關重要,最終也是順利成行。
但僅僅驗證正常功能還不夠,SpaceX 研究團隊這次更是要主動「找茬」。
為了測試極限性能,他們先把一部分隔熱瓦直接拆掉,讓裸露的機體去硬扛大氣層的高溫沖擊,好觀察弱點在哪里。與此同時,還裝上了幾種不同材料的金屬隔熱瓦,看哪一種方案更可靠。
另外,為了解決第六次試飛出現(xiàn)的「高溫熱點」問題,他們把隔熱瓦的邊緣打磨得更鋒利,讓氣流更順暢地滑過,不至于在某些位置積熱。
從直播畫面來看,隔熱整體表現(xiàn)良好,襟翼雖然出現(xiàn)了局部燒蝕與表皮翹起,但飛船結(jié)構及壓力系統(tǒng)依然穩(wěn)定。
按照預定計劃,最終連飛行軌跡都需要經(jīng)過特殊設計:它會在再入時正面迎上最猛烈的氣動壓強,特意把尾翼推到極限,看結(jié)構能不能撐住。這是一場近乎「自虐」的測試。因為真正的飛往火星,不容許任何軟肋。
最后,星艦按計劃執(zhí)行著陸程序,圓滿地在印度洋實現(xiàn)受控濺落,不過最終還是爆炸了。
星艦,人類生存的 B 計劃
延期,對星艦來說幾乎成了家常便飯。
8 月 25 日凌晨,由于地面系統(tǒng)的液氧出現(xiàn)了泄漏,發(fā)射窗口在最后關頭被迫關閉。問題解決后,第二天再次加注燃料,眼看箭在弦上,但奈何征服星辰大海的路上,天氣才是真正的甲方。
一朵砧狀云層懸在發(fā)射場上空,遲遲不肯散去。
砧狀云層并不是善茬,由于內(nèi)部蘊含著強烈的電荷,隨時可能引發(fā)閃電。對于裝滿液氧和甲烷的星艦來說,任何電擊都可能讓它在離開發(fā)射架之前就化為火球。SpaceX 只能再次按下暫停鍵。
謹慎并非小題大做,今年進行的第 7、8、9 次飛行接連遭遇重大故障。
比如第 9 次飛行雖然成功進入了太空,但因為燃料箱增壓系統(tǒng)的擴散器故障,甲烷泄漏導致飛船在太空中失控翻滾,最終在重返印度洋上空時燒毀。
而原本計劃用于第 10 次飛行的 36 號星艦,在今年 6 月的一次地面測試中發(fā)生爆炸。雖然沒有人員傷亡,但飛船被完全摧毀,SpaceX 的獨立測試場也遭受嚴重損壞。
緊急啟用 37 號備份星艦雖然解了燃眉之急,但 COPV 的不可預測性給載人飛行蒙上陰影。這個看似簡單的壓力罐承擔著推進劑增壓的重任,一旦失效就是災難。
昨天,親自督戰(zhàn)的馬斯克也出現(xiàn)在了官方直播間,與主持人和星艦工程副總裁 Bill Riley 進行了長達 30 分鐘的對話,并再次重申了他的宏大愿景:
「從一開始,星艦就和獵鷹或其他火箭不同——我們設計它是為了大規(guī)模量產(chǎn)。不是造一艘星艦、飛一次軌道就夠了,而是要持續(xù)、快速地做到這一點。我們最終目標是每年建造數(shù)千艘星艦,這是為了在火星上建立一個自給自足的城市所必需的?!?/p>
火星移民是個筐,什么技術都能往里裝。移民、能源、機器人,這個筐越大,人類的想象力就越大。而馬斯克的潛臺詞是,星艦就是人類的 B 計劃,讓文明永續(xù),不管在哪個星球。
聽著像天方夜譚,但馬斯克還真給出了具體的時間表。
今年 3 月,馬斯克表示,首批星艦將于 2026 年年底搭載特斯拉人形機器人「擎天柱」登陸火星,如果登陸順利,則載人火星任務「最早可能于 2029 年實施,不過 2031 年的可能性更大」。
但到了 5 月,口風變得更謹慎「如果運氣好,我們會嘗試抓住這個機會,」他說,「但我覺得成功率大概只有一半一半?!?/p>
「快速迭代」這四個字,本來就是商業(yè)航天的口頭禪。問題是大部分人只是嘴上說說,真到了關鍵時刻,還是選擇穩(wěn)一手。這些理念在傳統(tǒng)航天巨頭那里,基本屬于聽聽就好的狀態(tài)。而 SpaceX 奉行的是一種特立獨行的開發(fā)理念——「先試后改」。
于是乎,星艦的試飛史,就是一部「花式死法大全」——每種死法都價值億萬。雖說失敗是常態(tài),但每次失敗都為下一次積累經(jīng)驗。正是這種「野路子」,讓 SpaceX 保持了全球最快的迭代節(jié)奏,也讓星艦距離火星更近。
不過,這種工程路線上的莽也有代價。
隨著星艦越來越接近火星載人飛行的任務,容錯率會急劇降低。 美國 NASA 對載人航天的安全標準極其嚴苛,任何系統(tǒng)都需要經(jīng)過反復驗證。而從目前的情況來看,星艦要達到載人標準還有很長的路要走。
除了火星夢,馬斯克還在不斷兜售地球快遞服務——利用星艦進行地球點對點運輸。
你可以在 40 分鐘內(nèi)到達地球上任何地方。從洛杉磯到悉尼不到半小時,從紐約到新加坡半小時,橫跨大西洋只要 10 分鐘。軌道火箭是已知最快的交通工具,速度是商用飛機的 30 倍,而且視野絕佳。
但連續(xù)兩天的跳票也提醒我們,無論愿景多么宏大,現(xiàn)實的技術挑戰(zhàn)依然嚴峻。不過,這或許正是航天事業(yè)的魅力所在——它永遠在推動人類挑戰(zhàn)物理定律的極限,也永遠充滿了不確定性。
正如馬斯克所說:「解釋為什么要做某件事總是很重要的,而研發(fā)星艦的原因就是我們希望人類能夠成為一個多星球物種。」這個目標足夠宏大,也足夠重要,值得我們在現(xiàn)實的困難面前保持耐心和信心。
火星可能不需要人類,但人類永遠需要火星,也是在需要一個夠遠、夠難、夠瘋狂的理由,繼續(xù)折騰,繼續(xù)抬頭仰望。
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