原標(biāo)題：紅星解讀丨SpaceX慶生，“星艦”沖入太空：40多分鐘的試飛，到底發(fā)生了啥？
當(dāng)?shù)貢r間3月14日，正值SpaceX成立22周年之際，這家公司也許拿到了歷史上最好的生日禮物。
當(dāng)天早上，SpaceX公司迄今建造的最強(qiáng)巨型火箭“超重型星艦”進(jìn)行了第三次試飛，成功將無人駕駛的上級火箭送入太空。在返回地球大氣層過程中，“星艦”最終失去信號，被外界認(rèn)為可能已經(jīng)解體，未能進(jìn)行最后的受控落海環(huán)節(jié)。
▲“星艦”發(fā)射升空
盡管美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）將兩級火箭的損失定性為“事故”，計劃啟動“事故調(diào)查”查明失敗原因，但SpaceX仍視此次試飛為“向前邁出的一大步”。
美國航空航天局（NASA）局長比爾·納爾遜稱此次活動為一次成功的試飛：“祝賀SpaceX試飛成功！‘星艦’飛上天了。我們一起在阿耳忒彌斯計劃中取得了巨大進(jìn)步，要讓人類重返月球，后飛向火星�！�
馬斯克也慶祝了“星艦”的試飛，稱“SpaceX已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步”，并再次提到他的愿景——“星艦”將把人類帶到火星。
還原40多分鐘試飛：
“不尋�！辩R頭驚艷天文學(xué)家
此次試飛于美東時間14 日上午9點(diǎn)25分開始，當(dāng)時這枚巨型火箭的33臺猛禽發(fā)動機(jī)以每秒消耗4萬磅液氧和甲烷推進(jìn)劑的速度，伴隨著震撼地面的轟鳴聲點(diǎn)燃。片刻之后，這枚高約120米的火箭開始升空，沖破由助推器熾熱尾氣產(chǎn)生的滾滾塵埃和蒸汽云團(tuán)。
▲Space X“星艦”發(fā)射升空。圖據(jù)視覺中國
隨著火箭平穩(wěn)加速并消耗推進(jìn)劑減輕重量，“星艦”向東以弧形飛行，越過墨西哥灣。數(shù)千名當(dāng)?shù)鼐用�、游客和一群從發(fā)射現(xiàn)場和附近南帕德雷島觀看的記者目睹了這場太空表演。33臺猛禽發(fā)動機(jī)似乎全部都正常點(diǎn)火，推動火箭穿過最大氣動應(yīng)力區(qū)域，加速突破音速并飛出稠密的低層大氣層。
升空2分42秒后，猛禽發(fā)動機(jī)按計劃開始關(guān)閉，幾秒鐘后，當(dāng)助推器仍與火箭連接時，“星艦”上級的六臺發(fā)動機(jī)點(diǎn)火，這是被稱為“熱分離”的改進(jìn)。片刻之后，第一級“超級重型助推器”和第二級“星艦”分離。
▲一二級成功進(jìn)行“熱分離”
當(dāng)?shù)诙墶靶桥灐崩^續(xù)攀升到太空時，第一級助推器翻轉(zhuǎn)過來并開始返回海岸進(jìn)行著陸。在返回地球的大部分過程中，它都按要求正常減速。但是，當(dāng)它接近墨西哥灣并穿過低云層時，助推器開始大范圍擺動，航天器上的攝像頭失去了視野。最終，助推器在沒有按計劃點(diǎn)燃著陸發(fā)動機(jī)的情況下，進(jìn)行了“硬著陸”。
與此同時，“星艦”爬升到了太空，其猛禽發(fā)動機(jī)在發(fā)射后8分半鐘關(guān)閉，航天器傳回了太空和地球邊緣的壯觀景象，同時飛行控制器進(jìn)行了一系列測試；大約40分鐘后，開始了重返地球大氣層過程。至此，第三次試飛就已經(jīng)超越前兩次試飛。
▲“星艦”在太空中滑行
▲“星艦”重新進(jìn)入大氣層
第47到48分鐘，“星艦”失聯(lián)前1-2分鐘，傳回了“迄今為止航天器墜落地球的最佳、最清晰的視頻片段”。
實(shí)時視頻顯示，一臺安裝在星艦“鰭片”上的攝像機(jī)捕捉到了星艦重新進(jìn)入低層大氣層時的紅色光輝，隨著下降，光越來越強(qiáng)烈，直到星艦被包裹在熾熱的火球中。其“腹部”的隔熱瓦經(jīng)受了超過2500℃的高溫，厚厚的超高溫等離子體猛烈撞擊星艦，并將部件燒得通紅。
▲超高溫等離子體聚集在“星艦”的“腹部”。資料圖
美國天文學(xué)家喬納森·麥克道爾說：“這確實(shí)非常不尋常，也是我們迄今為止獲得的最好的鏡頭�！�
48分42秒，“星艦”在達(dá)到75公里高度后失聯(lián)，雖曾短暫保持遙測信號，但最終在65公里高度完全消失，暗示“星艦”在執(zhí)行火箭動力下降、預(yù)備在印度洋進(jìn)行破壞性著陸之前就已解體。
▲47分鐘后，“星艦”傳回畫面逐漸模糊
盡管如此，SpaceX公司仍將此次從發(fā)射升空到深入大氣層、經(jīng)受極端高溫考驗(yàn)的整個過程，視為一項(xiàng)里程碑式的重大進(jìn)展。
“星艦”三次試飛：
“每一次飛行測試都是一次實(shí)驗(yàn)”
過去一年內(nèi)，SpaceX的“星艦”項(xiàng)目共進(jìn)行了三次試飛，均未能完全達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。第三次試飛后，美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）宣布，對在此期間發(fā)生的事故（返回時解體）展開調(diào)查，目標(biāo)是查明事故的根本原因，并制定相應(yīng)的糾正措施，以防止未來發(fā)生類似事件。
在載人航天領(lǐng)域，SpaceX采用的“直接試飛”方法的安全性受到一定質(zhì)疑，但該公司始終拒絕承認(rèn)“失敗”，堅持認(rèn)為，每次試飛都實(shí)現(xiàn)了新的技術(shù)里程碑。這次試飛中，“星艦”未能成功重返大氣層，但SpaceX方面表示，測試期間收集的數(shù)據(jù)將幫助工程師在下一次試飛期間提高性能。
此次發(fā)射前，SpaceX早已明確其立場：“每一次飛行測試都是一次實(shí)驗(yàn)，我們不是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行，而是將飛行硬件置于飛行環(huán)境中，最大限度地進(jìn)行學(xué)習(xí)�！�
回顧“星艦”的三次試飛歷程，每一次都經(jīng)歷了不同的挑戰(zhàn)。首次試飛于2023年4月進(jìn)行，“星艦”在空中未能成功與推進(jìn)器分離，SpaceX下達(dá)了自毀指令，在墨西哥灣上空解體爆炸。
▲2023年4月“星艦”首次試飛，發(fā)射升空3分鐘后解體。圖據(jù)ICphoto
第二次試飛在7個月后進(jìn)行，“星艦”最終因發(fā)動機(jī)故障和燃料裝載過多而在空中爆炸。具體來說，過濾器堵塞引起了發(fā)動機(jī)故障：燃料裝載過多，在液氧排出過程中引發(fā)了爆炸。不過，第一次試飛的問題得到了解決。
第三次試飛相較于前兩次作了許多改進(jìn)，但第二級“星艦”在重返大氣層的過程中還是未能幸存，第一級助推器也未成功著陸。SpaceX的發(fā)言人丹·霍特表示：“必須仔細(xì)檢查數(shù)據(jù)才能確定到底發(fā)生了什么”。
無論如何，“星艦”在此次試飛中成功完成了三項(xiàng)重要的測試：進(jìn)入預(yù)定的近地軌道、荷載艙門的開合測試（未來部署星鏈衛(wèi)星的關(guān)鍵步驟），以及內(nèi)部燃料轉(zhuǎn)移測試（對未來太空加油技術(shù)的驗(yàn)證）。其中，最后一項(xiàng)測試的成功對于NASA的阿耳忒彌斯登月計劃而言，具有舉足輕重的意義。
“星艦”若“領(lǐng)航”
或?qū)鸺l(fā)射行業(yè)產(chǎn)生長期影響
“星艦”作為SpaceX公司傾力打造的大型可重復(fù)使用火箭，被設(shè)計為能夠降落在任何具備著陸條件的地方，包括月球，最終抵達(dá)火星，以便人類最終能夠成為“多行星物種”。
NASA已委托SpaceX開發(fā)“星艦”變體，以作為其阿耳忒彌斯登月計劃的人類著陸系統(tǒng)（HLS），并為此投入了數(shù)十億美元。HLS的核心任務(wù)是將宇航員從月球軌道安全運(yùn)送到月球表面，并確保其順利返回。
▲SpaceX官網(wǎng)稱，“星艦”可用于地球軌道、月球、火星等太空發(fā)射任務(wù)
這一過程的復(fù)雜性極高，涉及多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括依靠多艘超重型“星艦”進(jìn)行多次自動空中加油、發(fā)動機(jī)重啟，以及最終實(shí)現(xiàn)月球著陸。每次HLS執(zhí)行月球任務(wù)時，可能都需要多達(dá)10次的空中加油飛行以提供支持。
阿耳忒彌斯計劃的管理團(tuán)隊(duì)已設(shè)定明確目標(biāo)，要在2026年底前實(shí)現(xiàn)載有宇航員的月球登陸。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)將依賴于SpaceX能否成功地發(fā)射足夠數(shù)量的“超重型星艦”。
為確保宇航員的生命安全，NASA在合同中嚴(yán)格規(guī)定，在宇航員進(jìn)行實(shí)際的月球著陸嘗試之前，SpaceX必須先行進(jìn)行一次無人的月面著陸試飛。如今，時間緊迫，距離2026年的目標(biāo)僅剩兩年，“星艦”項(xiàng)目的進(jìn)展速度顯得尤為關(guān)鍵。
馬斯克表示，在此之前，“星艦”應(yīng)該執(zhí)行數(shù)百次無人駕駛?cè)蝿?wù)。在未來幾個月內(nèi)，SpaceX計劃至少再發(fā)射四枚測試火箭。馬斯克透露，“星艦”總開發(fā)成本可能在20億至100億美元之間，最終每次發(fā)射成本可能低至1000萬美元或更低。
據(jù)貝恩咨詢公司今年的一份報告顯示，“星艦”計劃若成功，有望將到達(dá)近地軌道的每公斤成本大幅縮減，加速商業(yè)太空經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為通信、遙感衛(wèi)星公司，商業(yè)太空站，在軌制造及小行星采礦業(yè)務(wù)等提供前所未有的商業(yè)機(jī)遇。
不過，“星艦”的崛起也可能對近年來全球范圍內(nèi)涌現(xiàn)的數(shù)百家火箭初創(chuàng)企業(yè)構(gòu)成挑戰(zhàn)。這些公司希望滿足日益增長的衛(wèi)星發(fā)射需求，但“星艦”帶來的容量和成本優(yōu)勢可能會重塑整個火箭發(fā)射市場的競爭格局。
據(jù)太空市場咨詢公司Euroconsult預(yù)測，2023年至2032年期間，全球平均每年將發(fā)射超過2800顆衛(wèi)星，而在此發(fā)射熱潮中，SpaceX會吸引大量客戶，造成市場的過度集中，對整個火箭發(fā)射行業(yè)產(chǎn)生長期的影響。
紅星新聞記者 鄧紓怡
編輯 張尋 責(zé)編 李彬彬
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