马斯克的“疯狂”星舰,SN15试飞成功
2021-05-06 15:15

马斯克的“疯狂”星舰,SN15试飞成功

本文来自微信公众号:经纬创投(ID:matrixpartnerschina),作者:经纬创投主页君,题图来自:SpaceX官网


北京时间5月6日,SN系列星舰研发进度终于迎来了曙光——SN15在美国德克萨斯州博卡奇卡成功挑战高空试飞和着陆,没有重蹈SN11的覆辙。





这意味着,星舰原型机取得阶段性胜利,SpaceX掌握了最关键、最难搞的安全着陆能力,将加速星际飞船的彻底成型和入轨发射。


从2016年马斯克在国际宇航大会公布前往火星计划起,星际飞船研发便被提上日程,从Starhopper原型机到如今的SN15,原型机已经迭代多次,根据SpaceX的估计,飞船最终成型,大约需要20台原型机进行测试。


这次SN15的成功软着陆将进一步缩短星舰入轨时间,马斯克的火星梦,又近了一小步。


一、数次爆炸,数百项技术改进


前段时间,SN11没有如马斯克预想中那般完成软着陆的使命,在大雾中留下一声爆响和火光后,直接在空中玩起了“失踪”。官方解说员则直接告诉我们:它不会再回来了,给我们留下一场精彩的试飞。(实则,SN11空中炸裂成无数小碎片)



尽管如此,马斯克依然在一片嘲讽“流水的星舰,铁打的炮仗”中宣布SN15即将发射,继续探索前往太空的旅途。据马斯克公开表示,SN15浑身上下拥有数百项设计改进,包括猛禽引擎设计、燃料、机身、舱顶等多处。


保持着每月一发的节奏,SN15在紧锣密鼓中开启了征程。这次,星舰原型机没有辜负马斯克的期待,成功完成了自己的任务。看着直播间成功着陆的消息,不由得让网友感叹:“马斯克效率真高。”毕竟,还没有一家航空公司可以做到每月发射一次。



根据业界得到的SpaceX最新内部排期表,SpaceX目标今年7月1日实现SN20+BN3合演轨道级发射。按照这个目标,接下来SpaceX每个月可能都得进行发射测试。


拉出从SN11到SN15的发射时间表,这个速度确实很“马斯克”了,怕是真的没有第二家能干出如此的效率来。


3月4日,SN10爆炸;


3月9日,SN11移至发射台;


3月10日、3月11日调试检查准备;


3月12日,低温加压测试;


3月15日静态点火测试,失败;


此后几天,静态点火测试不断推迟;


3月22日,静态点火成功;


3月30日,SN11发生爆炸,星舰原型机第四次挑战高空软着陆失败;


4月8日,SN15组装及完毕,前往发射场;


4月27日,第一次静态点火成功;


4月28日,第二次静态点火成功;


5月6日,星舰SN15发射成功。


尽管网友调侃SpaceX步子扯得太大,显然SpaceX不会如此开玩笑,毕竟背后都是经费在燃烧。按照SpaceX早前的规划,SN11测试的时候,SN12~SN14的建设便已经有了一部分进展,甚至连零部件都开始组装了。


但前面几次星舰测试中回收的大量数据,为星舰研发提供了充足的参考,在此基础上,SN15增添了数百项设计,相比前辈们有了全新升级。那么同SN11差不多设计的SN12~SN14自然就没有特别大的测试意义。早在SN11发射之前,就有消息传出,SN11测试之后,SpaceX会直接跳到SN15


形象生动,说明了SN11到SN15  (图源:SpaceXMR)


另一方面,如此迅速且高效,马斯克正在将发射火箭变成批量、规模性生产。就在SN15静待低温测试的时候,SN16已经出现在公众视野,舰身部分正在装备隔热瓦。


大概就是,每一艘星舰都眼睁睁看着“兄弟牺牲在自己身边”,然后继续“站在前辈的残骸旁,向太空进发。”不过,身高数百英尺的大火箭们害怕也没用,只能硬着头皮向数十千米的高空一次又一次发起挑战。


SN15与SN11残骸的合影


随着不停的测试、炸机,星舰原型机成功的概率越来越大:


SN8成功的概率只有三分之一;


SN10成功的概率提高至60%;


SN11成功的概率则变成了90%;


SN15成功把概率问题变成了现实。


SpaceX的每一艘星际飞船都在顽强地为后继者扫平障碍,比如SN10首次成功着陆,却在落地后爆炸,让SpaceX 再度调整发动机推力,以及重新部署方案;SN11暴露的燃料泄漏问题则被全新的SN15弥补。



不仅如此,SN15还全新安装了星链,看这架势马斯克是要把SpaceX的技术逐渐整合为一体。星舰+星链的组合,或许能够实现无线通信和太空运输的无缝衔接。


在马斯克的构想中,未来包括飞机、船舶、车辆乃至星际飞船上,Starlink互联网都可以随时随地为人类提供通信服务。有相关人士预测这次安装星链的举措可能就是要在SN15试验过程中,借助星链进行无线电遥测和通信。不过,具体功能是什么,马斯克不说,目前也无从得知。



二、从Starhopper到SN15,坎坷的星际移民之路


“吞着玻璃同时凝视深渊。”这句马斯克用来形容自己创业生活的话,同样适用于其殖民火星梦想的实现——从最初不被所有人看好,到如今原型机都迭代N多次,人们共同见证了马斯克如何把一件成功概率低于1%的事情硬生生变得具有现实可行性。


迫不及待见证马斯克“大话”是真是假的吃瓜网友们,每次在有试飞消息传出的时候,都守在屏幕前等待消息,但“鸽王”的本性在那里,测试、发射时间总是被推迟。


漫长的等待期,就连星舰也会“无聊到原地跳舞”。


实际上,令星舰看着如此“萌态”的四个“小翅膀”是用来帮助其平稳降落的,安插了这四个“小翅膀”之后,SN系列星舰能够借助它们空中滑翔,快速调整飞行器的姿势和方向。


像SN系列星舰一样拥有“小翅膀”、具备滑行能力的太空飞船并不多见,最知名的便是参照飞机外形设计的、美国已经退役的航天飞机。SpaceX的星际飞船没有墨守成规,颠覆了旧有太空飞船设计,并结合自身较为成熟的火箭回收技术,打造出一套带有SpaceX风格的返航方案,同时也大大降低了发射成本。


星舰第一次公开面世是在2017年9月,马斯克表示星舰将作为SpaceX面向未来的下一代发射载具,将来可代替猎鹰9号、猎鹰重型运载火箭以及载人龙飞船等。这是一套可重复使用的运输系统,不仅可以执行地球轨道任务,也能够完成登陆月球以及火星的任务。


根据SpaceX官网介绍,星舰整体高度约为120米,共分为两级。第一级助推器被命名为超重型(Super Heavy),长70米,或将搭载28个猛禽火箭发动机,总共提供约 72 MN 起飞推力;第二级则为星际飞船(Starship SpaceCraft),长50米,能够将100吨的有效载荷送上地球轨道。


这艘承载火星殖民梦想的巨无霸星舰,采用的是SpaceX下一代主力大直径发动机——猛禽发动机,据悉每台可提供20万公斤的推力,约是猎鹰9号使用的Merlin1 D发动机的推力的2倍。而运送星舰的超重型火箭拥有37个猛禽发动机,星舰单次可运送近100人。


从Starhopper(仅属于星舰的一部分)到SN15,除了Starhopper成功完成150米低空测试外,迎接马斯克的是一次又一次爆炸。


但这些并没能浇灭马斯克及其团队的热情,他们在每次失败中搜集数据与问题,为下次测试做准备。


在SN15之前,一共有10艘星舰“壮烈牺牲”:


第一代全尺寸原型机MK1压力测试失败,MK2和MK4甚至都没有测试便直接退役;


Mrk3更名为SN1继续进行,却燃料箱低温测试失败,星舰被炸起数十米;


尽管SN2燃料箱顺利通过超低温加压测试,SN3却在在加注液氮测试时舱体扭曲崩溃;


SN4成功闯关超低温压力测试,但在第5次静态点火后突发爆炸;


......


SN8挑战试飞12500米,却在降落过程中爆炸;


搜集SN8航空飞行数据后,调整的SN9触地爆炸;


SN10实现首次成功着陆,8分钟后却原地爆炸;


SN11空中裂成碎片。


前前后后壮烈牺牲多艘原型机,SpaceX迈出的每一步都带着悲壮尝试,却又走得异常坚定——待测试的星舰型号都排到20了。


三、下一步:轨道试飞


SN15高空测试成功之后,迎来的便是轨道试飞:超重型低空、高空、亚轨道试飞,直至轨道级合演发射。届时,距离火星将更进一步。



早在SN11的发射紧锣密鼓进行的同时,SpaceX的首个超重型助推器——BN1就已经公开亮相,它是星舰的第一级,与星际飞船配套,BN1的大个头创造了有史以来最大火箭助推器的历史。



据SpaceX表示,火箭整体高至少120米,再加上星际飞船上层系统以及航天器,难怪连NASA也不由得调侃,在那张尴尬的学校照片上,有个孩子比班上的其他人都高得多。



在马斯克的规划中,登上火星需要先将一艘星际飞船发射到围绕地球的轨道上,然后让几艘星际飞船“油轮”与第一艘飞船会合,并为它加好油。从那里,直接飞向火星。


跳过已被放弃的 SN12、SN13 及 SN14,新一代款式 SN15 使用较薄的不锈钢材。


相比此前爆炸的几代星舰,肉眼可见的区别就是它被增加了更多隔热片,足足800多片,而SN8~SN11 的隔热片数量才分别为7~8片、27片、246片、384,网友那句“什么时候贴满了什么时候就入轨了”的神预言怕是要变成现实。


隔热片数据图


SpaceX紧锣密鼓增加隔热片


对于马斯克的疯狂行为,人们带着戏谑的声音中更多是欣赏,那种敢于直面爆炸和失败的勇气、面对外界批评的钝感力,永远是航天文明发展的不竭动力。


四、从地球望向太空,何时抵达“火星绿洲”


“历史将沿着两个方向分叉:一个选择是我们永远留在地球上,然后有朝一日会碰上最终的灭绝事件......另一个选择是成为一个太空文明和多行星物种。我认为,与一直被困在地球上相比,如果我们开启一个太空文明,成为一个多行星物种,未来将会更令人兴奋和有趣得多。”马斯克从未掩饰过他对探索太空的着迷,火星则是承载着他伟大愿景的最终目的地,从未改变。


早在2001年,出售PayPal公司时,马斯克就曾想到要把植物种子送到火星上,在这颗红色、贫瘠且毫无生机的星球上创造绿洲。按照他设想的“火星绿洲”(Mars Oasis)计划,发射到火星上的宇宙飞船将包括一个密封的房间,里面装着与地球大气层相似的空气、一些健康的种子,以及能够加速种子生长的营养凝胶。对此,马斯克解释道:“当你在火星上着陆的时候,只要给凝胶加一些水,就能在火星上拥有一个小温室了。”


马斯克想要在火星上建立一个永久性的人类殖民地,开辟人类的第二故乡。他认为前往火星的单程票价能够通过成本控制降低到每人约10万美元,这意味着对很多人而言,卖掉一套房子就可以搬家火星。



在未来40年~100年内,将10万人送往火星,建立火星城市。SpaceX的可回收火箭从肯尼迪航空中心起飞,1000艘飞船同时绕轨飞行,火星上的动力工厂可为飞船在轨补充燃料,最后飞船安全登陆火星表面。而且,飞船内设有一个餐厅、多个隔间,能够为乘客提供零重力环境下娱乐用的游戏视频和电影。——这是马斯克在国际宇航大会上,公布的完整火星移民计划,他要让人类成为多星球公民。


在马斯克的火星移民计划中,降低成本的关键在于可重用性,即火箭多次起飞却不破坏自身。SpaceX疯狂烧钱测试的原因正是在反复实验中寻找最优解。


不过,登上火星从来不是容易之事。自1965年7月15日,美国“水手”4号探测器第一次飞临火星,在距火星9280千米处观测并发回火星照片起,人类逐步揭开火星神秘的面纱,却从来没有宇航员登上过那片红色土壤。


中国的天问一号、美国的“毅力号”火星车、阿联酋的“希望号”.......看似遥远的火星梦,正在被各种探索尝试拉近。


天问一号传回的火星高清图


马斯克在去年10月的国际火星协会大会上公开承诺:SpaceX将在4年内向火星发起首次无人飞行任务。此前他更是在网络聊天室中表示要在5年半以内登上火星。


很多人难以相信,连星舰都还没造好,怎么能在五年半以内登上火星。但SpaceX的做事原则便是全情投入工作并把事情搞定。在SpaceX最严重的错误就是告诉马斯克他的要求无法实现。于是,这股“野蛮力量”不断尝试、突围,抱着失败20次以上的念头闯荡。


的确,这是一件非常艰难、危险的事情。它不适合胆小者,因为很有可能会死,但如果成功了,那将带来无比的荣光。


图源:SpaceX官网


在马斯克的火星殖民计划中,星舰是一切核心关键,包括Starship太空船和超重型火箭,代表着一种完全可重复使用的太空运输系统,星际飞船将成为有史以来最强大的运载火箭,能够将100公吨的卫星运载到地球轨道。且星际飞船有效荷载仓要比任何在运营或开发的都要大,能够为更多新任务创造可能性。


德州的Boca Chica是SpaceX最主要的测试场和发射基地,被马斯克称为通往火星的大门,见证了星舰原型机的从无到有的全过程。



3月3日,马斯克正式提议将发射场所在地改名为Starbase(星际基地)还要围绕基地建造一座城市,未来人们可以从这里来往火星乃至外太空。在火星上,马斯克也规划了拟建的第一个人类火星基地——Mars Base Alpha“火星阿尔法基地”。


此次SN15的成功试飞,标志着马斯克的火星移民计划迈出了实质性的步伐。或许,人类距离拿到下一张火星船票为期不远。


References:

1.SpaceX官网

2.《下一站火星》

3.《未来呼啸而来》

4.《马斯克内定:今夏SN20+BN3合演轨道级发射》,作者/三体引力波,BY/三体引力波(ID:the-3body)

5.《NASA科学副总监:有这么多人吃不上饭,为什么还要探索宇宙?》,作者/kelejiabing 译,BY/太空移民(ID:spacemigration)

6.《人类如果不想灭绝,就必须想办法离开地球》,作者/王一等,BY/知识分子(ID:The-Intellectual)

7.《SpaceX的星舰飞船未来发射成本或仅需200万美元》,作者/NASAITACHI,BY/NASA航天爱好者(ID:NASAtoMars)

8.《你不能不知道的五个重点,关于马斯克的星舰计划》,作者/夏脖士,BY/火星社会(ID:MarsCivilization)

9.《功败垂成!SpaceX星舰SN10成功着陆,却意外爆炸》,作者/ REN,BY/DeepTech深科技(ID:deeptechchina)

10.《埃隆·马斯克揭示星舰原型机SN10爆炸原因》,作者/NASAITACHI,BY/NASA航天爱好者(ID:NASAtoMars)

11.《伊隆·马斯克的“星舰”:三年内搭载乘客进入太空》,作者/星舰乘客,BY/新浪探索(ID:sinascience)

12.《马斯克只高兴了8分钟:星舰10号历史性成功着陆,却突然原地爆炸》,作者/关注前沿科技,BY/量子位(ID:QbitAI)

13.《复盘三艘星舰飞行全程,SN10、SN9、SN8关键数据对照看》,BY作者/三体引力波,BY/三体引力波(ID:the-3body)

14.《SN11静态点火完成 星际飞船将迎来终极单体试飞 如何着陆最具看点》,作者/KNET,BY/深空网(ID:shenkongnet)

15.《揭秘!马斯克选定的Starship星舰飞船首个火星着陆点Alpha》,作者/火星星舰,BY/火星学会(ID:marssociety)

16.SpaceX预计将在本周进行星舰SN15的发射,SN12-14去哪了,科海拾贝,BY/腾讯网

17.SpaceX正在为本周发射星际飞船SN15做准备,将携带星链一起上天,链闻科技,BY/网易新闻


本文来自微信公众号:经纬创投(ID:matrixpartnerschina),作者:经纬创投主页君

本内容为作者独立观点,不代表虎嗅立场。未经允许不得转载,授权事宜请联系hezuo@huxiu.com
如对本稿件有异议或投诉,请联系tougao@huxiu.com
正在改变与想要改变世界的人,都在 虎嗅APP