SpaceX“星艦”試飛發射鏡頭，不是爆炸

北京時間4月20日21點33分，特斯拉CEO、推特CEO馬斯克 (Elon Musk）創立的美國太空探索技術公司（SpaceX），其研發的Starship“星艦”重型運載火箭SN24，在美國南得克薩斯星際基地(Starbase)首飛發射成功。

不過，SpaceX“星艦”并未如預期一樣進入軌道，而是在發射第4分鐘左右飛到39公里時，由于“星艦”和推進器未能分離，即一二子級分離前發生故障，航天器未能進入軌道，在墨西哥灣上空發生爆炸，“星艦”執行的入軌任務失敗。

(資料圖)

“星艦”在空中解體爆炸動畫

幾分鐘后，SpaceX發布推文稱：“星艦”試飛似乎還不夠令人滿意，星艦飛船發生了非計劃內的解體，團隊將繼續回查數據并為我們的下一次飛行測試努力。通過這樣的測試，成功來自于我們學到的東西，今天（20日）的測試將幫助我們提高“星艦”的可靠性，因為SpaceX尋求讓人類成為多行星。

擁有1.3億粉絲的馬斯克發推文稱，祝賀SpaceX團隊完成了令人興奮的星艦發射測試，為幾個月后進行的下一次“星艦”發射測試學到了很多東西。

另據報道，盡管此次首飛入軌失敗，但SpaceX員工明顯松了一口氣，其中一個人朝同事噴了一瓶香檳，他們歡呼道“Go Starship!”。報道指，SpaceX團隊已經著眼于下一次試飛。

實際上，這次“星艦”發射過程驚心動魄、幾經波折。

此次試飛之前，馬斯克壓低了預期，形容首次“星艦”軌道發射成功的概率就像拋硬幣一樣——大約50%，可能需要幾次嘗試才能成功進行這次試飛。

這次是SN24任務，之前有超過23次不同程度失敗的實驗。4月17日，SpaceX曾第一次嘗試發射“星艦”火箭，但由于超重型助推器的加壓系統出現問題，且短時間內無法恢復工作，因此決定暫停“星艦”火箭的發射。而此次試飛，“星艦”也沒能發射升空成功。

據報道，“星艦”飛船研發費用非常驚人，高達30億美元。如果未來成功的話，馬斯克稱不排除以后要再造1000艘“星艦”。此外SpaceX還計劃將“星艦”用于其衛星互聯網業務，有望獲得近1400億美元規模的潛在能力。

但此次“星艦”首飛最終失敗。中國航天報對此評價稱，這種愈炸愈勇的風格或許正是SpaceX公司能在20年間迅速崛起的原因之一，同時也警示人們航天創新永遠是機遇與風險并存。

那么，馬斯克的“火星夢”到底有多難？

事實上，“星艦”是SpaceX有史以來最高的新型飛船，總體高度達120米（394英尺），比帶有基座的自由女神像高近90英尺，同時還是迄今運力最大的飛船和火箭系統，推力高達7755噸史上最強。而且，該飛船可重復使用，目標是船員和貨物運送到地球軌道，幫人們前往月球、火星以及更遠的地方。

另外，“星艦”采用液氧甲烷燃料，擁有火箭助推器中最多的發動機，包含上下兩個推進部分。其中，下層是一個名為“Super Heavy”的超重型助推器，高70米，底部有33個SpaceX研發的強大猛禽（Raptor）發動機，為第一級助推器提供動力；上層是“星艦”飛船，高50米，配備6臺“猛禽”發動機，可運載貨物和人員。

根據官方信息，兩層發動機規模能夠讓星艦在全油門時產生1600萬磅的推力，遠超過將阿波羅宇航員送上月球的載人飛船“土星五號”。

整體來說，“星艦”與“龍”（Dragon）飛船系列共屬SpaceX載人航天計劃的一部分，此前龍飛船2號已完成八次載人航天飛行任務，主要為了完成馬斯克的“殖民火星夢”。（詳見鈦媒體App前文：《SpaceX實現首次載人發射全記錄！馬斯克成功開啟商業航天新時代》）

馬斯克對火星的向往由來已久。早在 2001 年，馬斯克就策劃了一個“火星綠洲”項目，計劃在火星上建立一個小型實驗溫室，讓來自地球的農作物在火星土壤里試著生長。2002年他創立了第三個公司SpaceX，專注于開發生產低成本高可靠的空間運載火箭，近期抵達目標是月球，遠期抵達目標是火星。

“如果我們把每個人移居火星的成本控制在 200 萬美元左右，就可以開創一個大市場。預計地球上1萬至2萬人愿意移民外星球，人們不用節衣縮食在地球上買房，攢下的錢可以用于移居太空。”馬斯克曾表示。

實際上，SpaceX的獵鷹9號是世界上發射次數最多的火箭。但與獵鷹系列火箭相比，面向下一步火星/月球載人載重物發射，獵鷹推力不夠，無法實現。因此，馬斯克希望制造重型飛船“星艦”——攜帶更多的貨物和更多人“上火星”，而且火箭重復使用可大大降低發射成本。

實際上，馬斯克SpaceX“星艦”計劃最早可以追溯到18年前。

2005年11月，SpaceX發射第一枚火箭獵鷹1號之前，馬斯克首次提到了一種名為“BFR”的重型運載火箭概念，他希望使用煤油-氧氣火箭發動機的重型火箭，將100噸重物發射到近地軌道。

2010年7月，SpaceX宣布基于獵鷹火箭開發重型運載火箭的計劃，以實現其到達火星的“最終目標”；2015年，馬斯克則擬議了一種火星殖民火箭，由當時正在開發的甲烷-氧氣猛禽發動機提供動力。

2016年9月，馬斯克宣布了一項擬議的星際運輸系統運載火箭，使用猛禽發動機，具有300噸的近地軌道發射，擁有可重復發射能力。

2017年9月，在第68屆國際宇航大會上，馬斯克將重型火箭稱為大獵鷹火箭 (BFR)。2018年9月，BFR航天器獲得首份合同——由億萬富翁前澤友作（Yusaku Maezawa）資助的DearMoon計劃，將讓前澤友作和六到八位藝術家在繞月球的自由返回軌道上飛行，從而為火箭的開發確保了關鍵資金。

隨后，火箭助推器和航天器分別更名為Super Heavy和“星艦”。由于這是全球第一款超重型火箭，SpaceX對“星艦”飛船原型進行了密集測試，包括低空和高空飛行、耐壓測試、任務演練、靜態點火等，以實現飛船開發迭代和增量。曾在SN1、SN3、SN4中發生點火爆炸。

2020年6月，SpaceX開始為“星艦”飛船火箭建造發射臺；2020年8月5日，SN5任務在150米的高空飛行后，成功降落在附近的發射臺上；2021年2月，SN9發射到10公里后，“星艦”原型機在著陸時墜毀，因為引擎沒有正確點火。

2020年12月SpaceX“星艦”飛船試飛爆炸的直播畫面

2021年7月，超重型BN3進行首次全持續靜態點火并點燃三臺發動機，同時，SpaceX將星際飛船的命名方案從“SN”更改為“Ship”，超重型助推器命名更改為“Booster”。2022年2月，馬斯克在美國德州克薩斯南部星際基地(Starbase) 介紹了“星艦”飛船、猛禽發動機和佛羅里達太空港的開發，“星艦”計劃在2023年前后發射。

2023年1月，“星艦”進行彩排，其中裝滿了超過4500噸的推進劑。今年2月9日，“星艦”內31臺發動機以50%油門進行靜態點火（嘗試了33臺，但一臺發動機無法預點火，另一臺發動機中止）。

如今，SpaceX為“星艦”設定了幾個技術上有難度的目標，包括可以快速、充分地重復使用超重型助推器和星際飛船。

上周，SpaceX獲得了美國聯邦航空局 (FAA) 的許可，允許發射，并在飛行嘗試期間將發射臺周圍的大片區域標記為禁止進入。如今經過4月17日暫停首次試飛、以及4月20日的升空失敗，意味著需要等待下一個發射周期，并需更多發射試驗才能成功。

據報道，按照原計劃，火箭發射后完成最初的爬升，然后將 Super Heavy 助推器投入墨西哥灣，星艦則獨自飛越大西洋、非洲南端和印度洋，最后在夏威夷附近的太平洋降落。

“這枚火箭有上百萬種失敗的可能，”馬斯克最近談到首次飛行任務時表示，他希望Super Heavy助推器上的發動機本周不會發生故障并最終摧毀發射臺，“我們真正關心的是能否要失去發射臺，”

“在發射當天，任何系統都可能出現問題——不僅是運載工具，還有發射臺上的配套基礎設施，”美國宇航局前官員、Quantum Space創始人尤爾奇克 (Steve Jurczyk）表示。

據報道，此前美國一場航天工業會議上，行業內和政府密切關注SpaceX與“星艦”飛船的發射計劃，一些航天行業負責人表示，他們正在分析如何將“星艦”飛船用于未來的任務。負責監督美國太空部隊發射業務的Stephen Purdy指出，“星艦”設計可用于定期發射運載工具，“我希望他們（SpaceX）能成功。”

值得注意的是，“星艦”的發射不止對SpaceX和馬斯克意義重大。作為一架商用飛行器，它未來有望承擔多種太空任務。

樂觀來看，如果下一次“星艦”首飛成功并進入軌道，作為人類有史以來最高、最重、推力最強的可重復式液氧甲烷燃料火箭，“星艦”可將有望完成人類對宇宙探索和外太空布局的設想，人類去火星再也不是“天方夜譚”；同時美國宇航局（NASA）的再次登月計劃有望提前實現，馬斯克將重寫“人類殖民火星夢”劇本。

馬斯克曾將星艦稱為太空技術的“圣杯”，多年來一直是他推崇的重要項目，成功發射短期內將擴大SpaceX在全球航天領域中的主導地位。

按照最新時間表，“星艦”最早可在2025年底將美國NASA航天員送上月球表面。此外，日本億萬富翁前澤友作以及8名成員有望搭上“星艦”開啟月球之旅。

除了幫助人類重返月球，“星艦”還可以推動新型天體物理學和行星科學的發展，因為它可以發射超出其他飛行器荷載的重型科學設備，如望遠鏡、天文臺、衛星和行星際宇宙飛船，將這些設備以更便宜的方式送入太空。

SpaceX表示，“星艦”最多能夠將150噸的有效載荷運送到近地軌道，意味著可以讓100個人上太空，推力是普通獵鷹火箭的五到十倍，從而大大降低將科學實驗設備和天文臺送入太空的成本，將整個家“搬上火星”似乎不再是夢想。

最近幾年，“星艦”發射失敗次數非常多，它完成了多次具有里程碑意義的火箭試驗。

實際上，中國、美國、俄羅斯等國家正在開展空間站研究計劃，一場“太空競賽”已經開打。

據新華社3月16日報道，中國空間站的“問天”和“夢天”實驗艙于2022年升空，目前實驗艙內的科學實驗設施研制進展順利，將按期發射入軌，支持開展大規模、多學科科學研究，支持在軌開展1000余項研究項目。此外，中國與歐空局有10個空間站合作項目正在進行，另外中國與聯合國外空司合作已遴選出第一批共9個國際合作項目，未來中國會每兩到三年向國際征集新項目建議。

而美國NASA主導的太空“阿耳忒彌斯”（Artemis）計劃于2017年成立，并在2022年11月成功發射阿爾忒彌斯1號登月火箭。按照計劃，2024年進行阿提米絲2號載人發射，阿提米絲3號載人登月計劃將于2025年進行，餅將于2027年與月球門戶對接，之后每年美國宇航員將登陸月球。目前包括美國、法國、澳大利亞、加拿大、日本、意大利等共22個國家及地區簽署加入阿爾忒彌斯協定。

不過，盡管認為美國NASA對承包商管理不善，“阿耳忒彌斯”計劃的成本和時間表可能會超支和延遲。但鑒于SpaceX的出色能力，馬斯克的“星艦”有望在NASA的支持下完成登陸月球、火星發射任務。

“SpaceX公司希望可以通過這套新型的著陸回收系統，縮減‘星艦’飛船發射周期，使其可以接近飛機航班周期，降低發射成本，加快發射速度，從而實現星際移民。目前，這種新型著陸回收系統初次回收使用時間待定，如果未來這種新型地面著陸回收系統能夠成功發揮作用，將是地面支持技術的一大突破。”今年3月，中科宇航和中科院力學研究所團隊五位專家，在中國航天科技集團主管期刊《中國航天》刊登的文章中稱。

上述專家在另一篇《中國航天》刊登的文章中直言，世界上只有SpaceX公司的商業可回收火箭實現了成功入軌，并引領著運載前沿技術的發展。對于中國商業運載而言，應直面差距，充分辨識可重復使用火箭的關鍵技術，不斷深入學習，推動新的技術創新和嘗試，全面突破可重復使用技術，向著航天強國不斷邁進。

來源｜鈦媒體App

作者｜林志佳