马斯克的星舰又炸了，但有两个好消息
马斯克的星舰，第二次试飞终于来了！短暂的叫停之后，倒计时恢复，众人的欢呼声中，装有 33 个猛禽发动机的助推器带着航天器升空，点火时发出巨大的轰鸣，火焰明亮，上升时的轨迹笔直而瑰丽。当时间来到 2 分 50 秒左右，一二级成功分离，但随后一级爆炸成一团火球，没能按计划受控在海上溅落。▲ 一二级分离.▲ 一级爆炸.二级继续飞行一段时间后，SpaceX 表示无法接收二级的数据，直播叫停，不久二级也在海湾上空自毁。4 月 20 日首飞时，马斯克说成功率在 50%，甚至没炸毁发射台就值得庆幸。7 个月后，马斯克更有信心，认为第二飞成功入轨的可能性约在 60%，但他仍然建议不要期望过高，完成「级分离」也是一场胜利。抵达终点固然圆满，但完成阶段性目标也值得庆祝，这次试飞完全达成了马斯克的愿景。SpaceX 在直播中表示：「我们获得了如此多的数据，这些数据都将帮助我们改进下一次飞行。」墨西哥湾海岸，德克萨斯州博卡奇卡的发射场，再次响起了欢呼声，通过屏幕传到世界各地。正如马斯克今天在 X 所写：LETS GO! Huge for humanity. 我们走吧！对人类来说是伟大的。站在首飞的肩膀上，但同样是场大冒险星舰迈过了它的生死一线。为什么这么说？星舰主要由两部分组成：顶部配备 6 台猛禽发动机的「星舰航天器」，火箭系统的第二级；底部配备 33 台猛禽发动机的「超重型助推器」，火箭系统的第一级。第二飞最紧张的时刻，就在于升空后的 2 分 41 秒，按照计划进行一二级分级的时间。▲ 第二飞时间线.首飞时，星舰已经出现过级分离故障。按照当时的计划，2 分 30 秒左右助推器关机，然后一二级进行分离，但火箭不断翻滚，到第 3 分钟时也未能分离。和首飞不同，这次 SpaceX 重新设计了一二级分离系统，首次尝试「热分离」，当航天器还未与助推器分离时就启动发动机，而不是分离后点火。因为从未实战检验，马斯克称其为第二飞中「最危险的部分」，可能导致助推器爆炸。这也是为什么，星舰的两级之间增加了通风口和隔热罩，以排出过热废气。▲ 第二飞增加的隔热罩.冒险是值得的，如果攻克了这关，那么星舰就有很大的可能进入轨道。马斯克表示，热分离产生了微小但重要的推力，可以增加约 10% 的有效载荷。在主持人和观众的屏息期待中，第二飞的热分离成功了，这是今天的第一个好消息，但一二级随后都没能按计划溅落和飞行。除了级分离，第二飞相比首飞，还有大大小小的 1000 多项改进。首先是助推器。首飞的失败从一开始就有预兆，助推器的 3 台发动机没能点火，2 台发动机在途中故障，还有 1 台时好时坏。▲ 首飞时多台发动机不正常.SpaceX 后来解释，在上升过程中，助推器的燃料泄漏导致起火，也因此切断了与主飞行计算机的连接，大多数助推器发动机失去通信，造成了设备的失控。所以第二飞之前，SpaceX 给助推器的组件增加了更多防护，包括扩展灭火系统。今天的第二个好消息便是，第二飞的发动机全部正常点火。▲ 第二飞的发动机稳定发挥.另外，为了让发动机更可靠，SpaceX 还为助推器的发动机设计了新型电子推力矢量控制系统，采用全电动马达，潜在故障点更少，并且比传统液压系统更加节能。其次是自毁系统。首飞时，星舰失控地翻滚了一段时间才爆炸，说明星舰的自毁系统「AFSS」没能及时发挥作用，这次 SpaceX 也改善了 AFSS，以备「壮士断腕」的不时之需。再者是发射台。首飞时，星舰在发射台炸出了巨大的弹坑，混凝土等碎片散落在约 156 万平方米的土地，还引起了州立公园的火灾，激怒了当地的环保组织。▲ 首飞后的发射台.问题出在没有安装火焰偏转器，它通常建在发射台下方，将火焰引导到数百米外。▲ 第二飞增加的水冷系统.所以第二飞之前，SpaceX 用混凝土加固了发射台，并在发射台增加了水冷系统，它被马斯克形象地称为「巨大的倒置淋浴喷头」，向上喷水以抵消助推器产生的大量热量。从首飞和第二飞的差别可以看出，星舰试飞是个「渐进式创新」的过程。发动机更可靠了吗？热分离能实现吗？发射台能不炸出个大坑吗？如果能一口气跑到终点，那自然再好不过，但再次起跑前，SpaceX 先试着订正了错题，而且答得还不错。人类史上的最强火箭，星辰大海的漫长征途举世瞩目的星舰，是 SpaceX 押注的下一代可完全重复使用重型运载火箭，在设计理念上很激进，通体散发着马斯克本人的技术派弧光。星舰是人类史上体积最大、推力最强的运载火箭，高度约 120 米，当前的推力约为 NASA 土星五号火箭的两倍。后者在 20 世纪六七十年代将阿波罗计划的宇航员送上月球，被认为是人类史上最成功的火箭之一。同时，星舰也是第一个被设计为可完全重复使用的火箭，为的是降低进入太空的成本，最终实现航天飞行商业化。马斯克认为，这是实现火星移民所需的关键技术突破。想要可重复使用，如何回收是一个关键。然而，第二飞也不打算在发射场回收箭体，一二级都是溅落海中。我们依然只能在模拟画面中，看到发射塔的「筷子」如何丝滑地捕获从天而降的助推器。▲ 从发射场回收的模拟画面.首飞和第二飞，主要都是为了证明星舰的入轨飞行能力，衡量它的性能如何、是否可靠。第二飞的计划和首飞基本相同，不需要进行完整的轨道飞行。按照第二飞的原定计划，升空后 2 分 41 秒左右，星舰的一二级热分离。升空后 7 分钟左右，助推器落入墨西哥湾。然后，航天器继续向上和向东飞行，达到接近轨道速度的最高速度，几乎绕地球一圈，然后溅落在夏威夷附近的太平洋，全程持续约 90 分钟。入轨试飞成功之后，SpaceX 才能开始测试更为复杂的星舰任务，包括在轨加注、发射星链卫星等，为更加遥远和复杂的深空任务做准备。▲ 火星旅程中途需要在轨加注.2021 年，SpaceX 打败蓝色起源等竞争对手，赢得 NASA「阿尔忒弥斯」任务价值数十亿美元的合同，负责打造基于星舰的载人登月舱。人命关天，必然慎之又慎。近日，NASA 表示，星舰载人登月舱任务需要近 20 次发射。▲ SpaceX 星舰载人登月舱的概念图.最终，SpaceX 希望将星舰打造成下一代、完全可重复使用的星际飞船。也就是说，星舰廉价、安全和迅速地重复投入使用，将人员和货物运送到地球轨道，帮助人类重返月球，并最终前往火星及更远的地方。其中反复试验和迭代的艰难险阻，可能难以和外人道，不存在「毕其功于一役」的爽文。实践出真知，炸出个未来马斯克于 2002 年创立了 SpaceX。创新、高调、快速、可持续性.....马斯克本人创业时的风格，深入影响着 SpaceX 的价值观。实践出真知，炸出个未来，这就是 SpaceX 自己引以为傲的创新方式：快速迭代开发，是 SpaceX 所有重大创新进步的基础，包括猎鹰、龙飞船和星链。▲ 猎鹰重型火箭发射.众所周知，SpaceX 习惯了屡战屡败、屡败屡战，不怕向外界暴露问题和技术漏洞，真刀真枪地炸过不少「大烟花」。2020 年 12 月到 2021 年 5 月，星舰二级的原型机，进行了一系列的亚轨道高空试飞，5 射 4 炸。▲ 星舰 SN8 落地速度过快导致炸毁.直到星舰 SN15，「神龙摆尾」后平稳落地，虽然燃起了小股火焰，但很快就被扑灭，星舰二级的原型机才成功实现软着陆。今年 4 月 20 日的入轨首飞，装好一二级的星舰「完全体」，终于在轨道级发射台起飞，引起一片欢呼，实现了不炸掉发射台的「小目标」，但升空 4 分钟后解体爆炸。▲ 首飞时的星舰升入德克萨斯州南部的天空.不得不说马斯克拥有一颗大心脏：如果你每次都看我们的发射视频，会发现我们已经炸毁了好几个原型机了。除了爆炸造成的「损兵折将」，SpaceX 也会经常推翻之前的火箭设计方案，被直接废弃和拆毁的原型机数不胜数。与此同时，SpaceX 十分重视成本控制，将不锈钢作为主要结构材料，采用了批量化生产的模式，即使第二艘星舰也不能进入轨道，还有更多飞船原地待命。▲ 它们都可以是星舰.SpaceX 坚持认为，真实环境的事故是收集数据最快、最有效的方式。快速设计、炸掉、升级原型机，比模拟和地面测试更好。相比之下，NASA 更喜欢缓慢、有条不紊的测试。第二飞，就完全验证了 SpaceX 的理论。终点似乎就在那里，但谁也不知何时能够跨过。尘埃落定之前的探索，往往不是完全成功，也不是彻底失败，最有可能介于两者之间，但离目标又近了一点点。虽然前方依然艰难，但或许就在正确道路上。人类在群星间穿越的梦想，从来不会停止。
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