星舰完成第三次试飞:马斯克的火星梦又进一步
21世纪经济报道记者白杨北京报道
北京时间3月14日晚,SpaceX进行了星舰的第三次试飞。相比前两次,这次试飞又实现了诸多突破,包括首次达到轨道速度、打开和关闭星舰的有效载荷舱门、在星舰滑行阶段进行推进剂转移演示、星舰重新进入地球大气层等目标。
星舰发射升空后,SpaceX创始人埃隆·马斯克就在X平台上宣布,“星舰达到轨道速度,恭喜SpaceX团队!”
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在这次试飞过程中,星舰的助推器在与星舰飞船分离后,发动机没有按计划重新点燃,导致助推器丢失。但星舰飞船在与助推器分离后,按照计划飞到了设计高度。
需要指出的是,马斯克说星舰达到轨道速度,意味着星舰飞船的速度足以进入轨道,但这次试飞的目标并不是这个,所以星舰飞船并没有真正入轨。
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在太空中,星舰飞船完成了发动机的整个燃烧过程,并在飞行9分钟后关闭了发动机。随后,星舰飞船完成了推进剂转移演示。这个演示是为未来的在轨加注燃料进行技术验证,因为星舰以后要达到月球,需要在太空中进行多次“加油”。而根据NASA此前透露的信息,SpaceX若完成推进剂转移演示,可以获得5000万美元奖励。
飞行过程中,星舰还完成了有效载荷门的测试,这是为未来通过星舰部署卫星进行的技术验证。整体来说,这次试飞已经实现大部分预计目标,但在星舰飞船返回地球时,SpaceX没有选择重新点燃星舰的发动机,所以在太空中重启猛禽发动机的目标没有完成。
而在重新进入大气层后,SpaceX的地面小组便与星舰飞船失去了联系,这意味着星舰飞船可能已经解体。所以这次试飞,超重鹰火箭和星舰飞船在最后返回阶段,均以失联告终,但是,这并不能遮掩星舰取得的诸多里程碑式进展。
一位全程观看此次发射的航天人士向记者表示,经过这次试飞,预计星舰在第四次飞行中就能顺利达到轨道,接下来就看星舰一二级的回收了。
SpaceX的星舰
马斯克的火箭梦
出生于1971年的马斯克,从小就是一个太空迷,在创办SpaceX之前,马斯克就提出了“火星绿洲”(Mars Oasis)的设想,并尝试从俄罗斯购买火箭,但高昂的价格让他望而却步,转而决定自己制造所需要的火箭,然后才有了SpaceX。
长期以来,马斯克一直强调,他于2002年创立 SpaceX,主要是为了帮助人类殖民火星。在2016年的IAC(International Astronautical Congress)大会上,马斯克首次公布了BFR(Big Falcon Rocket)运载火箭,并披露了一个“星际公民”计划。
据悉,BFR是基于猎鹰9号和重型猎鹰火箭研发的可重复使用的运载火箭。马斯克称,BFR将是有史以来最强大的运载火箭,能够将人类运送到火星和太阳系中的其他目的地。
对于这个听起来都觉得不可思议的项目,马斯克并不是说说而已,2018年9月,他甚至为BFR找到了首位私人乘客:来自日本的企业家前泽友作(Yusaku Maezawa)将成为世界首位乘坐BFR运载火箭绕月飞行的私人乘客。
不过后来,BFR的概念几经迭代,最后确定为 Starship(星舰)。Starship由星舰飞船和超重鹰(Super Heavy)火箭组成,前者搭载6个猛禽发动机,后者则搭载33个猛禽发动机。按照SpaceX的设计,星舰的总高度约为120米,直径为9米,其中星舰飞船的高度为50米。
星舰的设计目标是完全可重复使用,以降低发射成本,并且它能将超过100吨的载荷送到近地轨道,从而满足人类在地球与太空之间的往返。
失败亦是成功
在这次试飞之前,SpaceX分别于2023年4月和11月进行了两次试飞,结果都是以爆炸收尾。
在第一次试飞过程中,星舰升空三分钟后,因为星舰飞船与超重鹰火箭没有按计划分离,随后在上升到约39公里的高空时自毁爆炸;而在第二次试飞时,星舰飞船与超重鹰火箭顺利完成了分离,但紧接着超重鹰火箭发生了爆炸,星舰飞船则在上升到 149 公里的高空时,失去了遥测数据。
两次试飞虽然均已失败告终,但对SpaceX而言,第二次试飞相较第一次,已经取得了很多重要里程碑。在SpaceX的发展史中,从来不缺乏失败的经历,但重要的是,它能够经过一次又一次失败,最终走到胜利的终点。
这已经成为了SpaceX的成功方法论。比如在公司成立初期,SpaceX首次成功发射猎鹰1号火箭之前,连续失败了三次,并差点破产。而在进行全集成星舰试飞之前,SpaceX更是在2019年至2023年期间,进行了诸多飞行试验。
而通过前两次试飞获得的数据,SpaceX对星舰进行了大量改进。比如在第一次试飞时,星舰飞船因为超重鹰火箭后端泄漏的推进剂起火,SpaceX因此实施了泄漏缓解措施,并扩展了超重鹰现有的灭火系统。
此外,针对星舰飞船与超重鹰未能分离的情况,SpaceX对整套系统进行了升级,并在第二次试飞时测试了热分离系统,即在星舰飞船和超重鹰完全分离之前,飞船发动机就开始点火,从而将飞船推离火箭。
针对第二次试飞的数据,SpaceX又对星舰进行了非常多改造。根据SpaceX今年2月26日发布的一份声明,SpaceX对超重鹰的助推氧化剂罐进行了硬件改造,以提高推进剂过滤能力。此外,SpaceX也对星舰飞船进行了硬件改造,以减少泄漏、防火,并改进与推进剂排气口相关的操作,以提高可靠性。
将提高试飞频率
可预见的是,基于第三次试飞的数据,SpaceX还将对星舰进行迭代升级。与此同时,马斯克也计划提高星舰的试飞频率。
有报道称,SpaceX正在寻求FAA批准与配合,以在今年进行多达9次的星舰发射。即便不能获得这么多批准,马斯克的最低期望值是至少发射6次,这意味着接下来的9个月中,每1.5个月就要进行一次试飞。
马斯克如此“心急”,也和其与NASA签署的合同有关。2021年,SpaceX成为NASA“阿尔忒弥斯”重返月球计划中“载人登月舱”的首家供应商,将在“阿尔忒弥斯-3”任务中执行首次载人登月。其设计方案是,基于星舰的二级改造一款专用于月球登陆的改版“登月舱”。
根据民生证券的一份研报,SpaceX的星舰分为测试版星舰(原型机)、登月版星舰、环月旅行星舰、货运版星舰、加油版星舰、卫星平台、洲际旅行星舰等多个版本。其中,测试版的星舰已建造和测试总计超过24台,目前进行试飞的也是测试版星舰。
按照NASA最新的规划,“阿尔忒弥斯计划”计划将于2026年实施载人登月。而实现这一目标的前提,是星舰必须取得成功。
虽然现在,星舰的三次试飞都没有真正入轨,但是每一次发射都看到了明显的进步,所以对于星舰成功进入近地轨道,似乎也只是时间的问题。
在这次试飞最后,SpaceX团队还在直播中植入一个彩蛋——2023年3月14日,是space新成立22周年,直播中,SpaceX展示一张小团队的照片,那时的马斯克还有些青涩,也受到很多质疑。但现在,已经没有人再质疑马斯克和SpaceX的太空梦,他描述的火星文明,已经有很多人相信并憧憬。