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不完美,却成功,SpaceX星舰3号发射的真正意义

时间:2024-05-19 16:54:49 科技赋能

作者|刘年华编辑|靖宇“事不宜过,不宜过三”。

这句中国谚语在国外同样适用。

至少,埃隆·马斯克和他的星舰火箭确实是这样。

在两次发射失败后,2018 年 3 月 14 日,SpaceX 制造的完全可重复使用火箭 Starship 在德克萨斯州发射升空。

该火箭由第一级助推器和第二级航天器两部分组成,计划进行回收。

点火后,第一级助推器的33台发动机全部运行稳定。

随后,一、二次系统成功实现热分离;初级回归时,异常点火,姿态失控,未能成功恢复。

二级航天器成功进入预定轨道。

SpaceX官方宣布门开/关和推进剂传输测试成功。

40分钟时,飞船再次点火; 10分钟后,它开始脱轨并重新进入地球。

然而,在这个过程中,飞船的直播信号丢失了,无法看到在印度洋的着陆。

虽然这第三次试射的结局并不美好,但对于 SpaceX 团队来说仍然是一次巨大的成功。

星舰三号成功了吗?星舰助推器上的33个发动机全部启动成功|图片来源:SpaceX 在社交账号的官方消息中,SpaceX列举了8点“成功”来总结这次试射:这是第二次,超重型助推器全部33个猛禽发动机飞机成功启动并在上升过程中保持充分燃烧。

第二次成功的热分离关闭了超重型助推器上的 30 台猛禽发动机(其中三台未关闭),并成功点燃了第二级的六台猛禽发动机,然后分离了车辆。

分离后,超重型助推器成功完成翻转动作并完成返程燃烧,抵达墨西哥湾的溅落点。

在第一次着陆燃烧过程中,超重型助推器成功点燃了多个发动机,之后车辆进行了 RUD(这是 SpaceX 的术语,意为“快速非计划拆卸”)。

任务开始后近七分钟,助推器在大约 1,000 英尺的高度结束了飞行。

第二级猛禽发动机全部六台成功启动,将飞行器推向预定轨道,成为第一艘完成全时上升并燃烧的星舰。

在滑行过程中,它成功完成了其他几个目标的飞行测试,包括打开和关闭其有效载荷门(未来计划安装星链)以及启动推进剂转移演示。

由于车辆在滑行过程中的侧倾率,星舰没有尝试按计划在轨点火单个猛禽发动机。

这些演示的结果将在飞行后数据审查完成后公布。

随后,它经历了首次从太空返回,为高超音速返回过程中的加热和飞行器控制提供了宝贵的数据。

通过安装在星舰上的星链终端,实现了再入过程的实时查看。

飞行测试在再入过程中结束,任务进行约 49 分钟后,通过星链收到了来自星舰的最终遥测信号。

星舰成功进入太空轨道 |图片来源:SpaceX社交账号 史上“最强火箭” 虽然试飞没有完美结束,但从实际角度来看,本次试飞仍然标志着一次重大成功。

与前两次试飞的经验相比,SpaceX 对火箭进行了许多改进。

2016年4月20日,星舰在万众期待中首次发射。

升空后约四分钟,星舰与推进器未能分离,导致星舰在空中爆炸解体,发射失败。

马斯克最幸运的是,发射台没有被炸毁。

七个月内,经过多次变更,2011 年 11 月 18 日,Starship 尝试进行第二次发射。

发射过程中,33台发动机全部启动正常,飞机顺利起飞。

但3分钟后,直播中出现爆炸。

SpaceX表示,由于第二级火箭发生故障并被迫触发自毁系统,此次发射失败。

星舰的每一次试射,都吸引了无数人的关注。

星舰每一次成功前进,也都展现出无比的压迫??感。

这种压迫感主要来自于三点:1、史上最大最强的星舰,是人类历史上最大的飞行器,起飞质量约3吨,起飞推力3吨,均为人类历史上最大的飞行器。

这是人类历史上最高的。

它可以实现近地轨道不低于1000吨的可重复使用运输能力,一举超越目前世界各地现役的火箭,是人类历史上威力最大的火箭。

2、完全可重复使用的星舰总高度约米,直径约9米。

该火箭由两部分组成,即第一级助推器“超重型”和第二级航天器“星舰”)。

Starship 的目标是成为完全可重复使用的火箭。

也就是说,第一级助推器和第二级飞船都必须回收。

它不仅必须可回收,而且还必须便宜。

星际飞船以不锈钢为主要材料,与合金材料相比,其强度和耐用性更高,成本更低。

3、单核级多引擎并联。

多个发动机捆绑在火箭的同一级(核心级)。

这些发动机并行工作,提供将火箭送入太空的推力。

这就是所谓的单核级多引擎并联。

绑带式火箭在太空史上名声不佳。

前苏联的N-1重型运载火箭4次射击、4次爆炸,让大家对这条路信心不足。

有人问马斯克,N1火箭失败了,为什么坚信星舰能成功?马斯克的回答是:如果苏联有钱进行十次试射,N1也会成功。

但N1太贵了,苏联人觉得成本太高,买不起。

通过这次试射,SpaceX成功打破了单核并联多引擎不可靠的魔咒。

航空航天有一个专业术语叫定型。

火箭一旦定型并能稳定发射,就会产生规模效应,形成产业优势。

以中国商业航天公司银河动力的谷神一号为例。

火箭定型后,在接下来的三年内完成了10次发射。

虽然后续还是出现了一些失败的小插曲,但是并不影响火箭队整体稳定的发挥。

这也让Galaxy Power迅速占领了小型固体运载火箭市场,让后来者在大型固体和液体火箭之间找到了更多机会。

SpaceX 的猎鹰 9 号也是同样的情况。

马斯克计划保证每年至少发射6次,力争发射9艘星际飞船。

按照这个计划,星舰很可能在一到两年内定型,然后在2020年开始NASA的载人航天测试。

凭借强大的工业体系,星舰一旦定型,将获得优质的近地轨道资源。

很快被它占领,留给竞争对手的时间窗口正在逐渐缩小。

星舰火箭正准备发射|图片来源:SpaceX 火星,有多远?星舰为卫星导航和远程应用开辟了无尽的想象空间。

此前,不少人曾质疑星链项目高昂的网络修复成本及其商业可行性。

不过,随着星舰的成功定型,星链的部署成本预计将大幅下降,卫星通信应用将快速发展。

虽然通道源是目前的主流应用,但大规模载人航天计划才是马斯克真正的目标。

早在2017年,马斯克就已经宣布了他的宏伟计划,让人类能够探索并最终殖民火星。

20年前他曾预言人类将踏上火星。

尽管现在看来希望渺茫,但2020年12月7日,马斯克在社交媒体上更新了自己的预测,表示计划在2020年实现人类登陆火星。

星舰设计的多功能性使其能够在地球和地球之间执行长期任务。

月球绕轨道运行,既作为货船又作为载人航天器执行火星任务。

未来,星舰将逐步取代目前的猎鹰9号火箭、猎鹰重型火箭和龙飞船来执行大部分太空任务。

作为人类历史上最大的载人飞船,星舰可容纳一百人。

这将是马斯克实现人类登陆火星的关键。

马斯克在X上发布消息将人类送上火星 |图片来源:X预计Starship飞船将在明年底前实现捕获技术,目标是每年发射数千次,并计划在5年轨道内每年向地球发送1万吨有效载荷,并最终实现向火星发送 10,000 吨有效载荷的雄心。

按照马斯克的设想,最终版本的星舰将能够以每人2万美元的成本将人运送到太空,每次旅行的总成本将控制在1万美元以内。

目前国际航空货运报价约为每公斤10,000美元,客运报价约为每人10,000美元。

如果马斯克的计划成功,货运价格可能达到每公斤10美元,客运价格可能达到每人1万美元。

自 SpaceX 于 2017 年首次发射可重复使用的猎鹰 9 号火箭以来,发射成本已大幅下降,从每公斤约 10,000 美元降至每公斤约 10,000 美元。

如果星舰能够批量发射,成本将进一步大幅下降。

2020年,SpaceX计划进行12次发射,将占全球90%以上的质量送入轨道。

理想很戏剧化,现实也很丰满。

在SpaceX成立22周年之际,马斯克的火星梦想又向前迈出了一大步。