驚天一躍!馬斯克宇宙飛船首次起飛,火星移民夢想更近一步
2020年08月05日09:27

  8 月 5 日早晨 8 點,承載著埃隆·馬斯克火星移民夢想的 Starship 飛船測試原型進行了首次高度達到 150 米的懸停測試。這也是迄今為止,最重要的一次測試,地點在美國得克薩斯州的發射場。

  在點火後,飛船原型 SN5 上升到預定的 150 米高度,在保持高度的情況下,橫向移動到旁邊的降落區後緩慢降落,最終平穩著陸,整個過程約為一分鐘。

  這個測試讓所有人興奮不已。因為在這之前,SpaceX 通知讓周邊的人都撤出,但其實直到飛船起飛前的一刻,人們也不知道它的準確點火時間。

  馬斯克不止一次說過,如果太空旅行能像現在坐飛機一樣普遍,那未來文明將變得有保障。現在看來,他說這番的話的底氣越來越足,前兩天,SpaceX 剛完成了首次載人飛船的回收工作,為首次載人飛行劃下完美的句號;如今,面向未來星際旅行的宇宙飛船 Starship 也迎來了重大進展。

  Starship 的里程碑

  早在 7 月 21 日,馬斯克就發推特放出預告,各個團隊已經在為 SN5 的首飛做準備,“將在本週晚些時候嚐試飛行”。也就是說,按照馬斯克的預期,SN5 應該在上週完成首飛。在預告放出後幾天里,SpaceX 位於 Boca Chica 的基地持續吸引來眾人的關注。

圖 | 飛行前的平靜
圖 | 飛行前的平靜

  但隨後一場颶風來襲,打亂了原有的節奏。不過有意思的是,單從測試角度來看,如果在極端天氣下進行試飛,在最終效果上可能更能夠測試宇宙飛船的全天候飛行能力。

  儘管如此,對於 SN5 這樣的原型機來說,在大風中進行飛行測試還是有諸多弊端,可能會影響飛行的關鍵測試數據,所以最終還是在颶風過後才進行點火和飛行測試。

圖 | 宇航員在太空中拍下的颶風圖片
圖 | 宇航員在太空中拍下的颶風圖片

  SN5 的高度相當於一棟小型建築,搭載單台最新的猛禽火箭發動機,點火升空後,緩緩上升到差不多 50 層樓高的位置,懸停一陣後,依靠一台發動機擺動調整方向以及發動機的推力變化,緩緩下降,精準落下。

圖 | SN5 起跳
圖 | SN5 起跳

  自馬斯克從去年 9 月發佈了 Starship 宇宙飛船以來,SpaceX 在相關的測試中就頻頻受阻,SpaceX 去年開始打造的數個全尺寸的 Starship 原型機不斷在測試場里被爆破。

  此次起飛高度雖然僅有 150 米,對火箭、飛船來說,這個高度只能算是輕輕地“跳”了一下;但對 SpaceX 來說,總算是讓 Starship 在測試中成功離開地面,這邁出了巨大的一步。

  按照 SpaceX 的思路,Starship 的研製節奏,就是在不斷的測試中,一點一點往前推進。

  從這個角度來說,Starship 的測試工作已經正式從地面測試跨入了飛行的階段。

  從現場圖片看,後續的不止一台測試原型機已經處於組裝當中。原本 SN4 在測試的時候,後續的 SN5、SN6 就已經在現場進行組裝工作,準備進行後續的測試、飛行工作。事實上,按照 SpaceX 此前的安排,SN4 本要進行 150 米的飛行,但在一次點火測試中,SN4 突然發生爆炸,隨後 SN5 才被抬了上來。

圖 | SN4 爆炸
圖 | SN4 爆炸

  而在 SN5 完成使命後,後續的 SN6、SN7 就要繼續出場,進行進一步的測試飛行。

  與此同時,SpaceX 及其承包商正在建造一個巨大的新型飛行器裝配大樓 (VAB),未來 SapceX 將開始在飛船上裝上一級助推器。

  馬斯克也曾透露,下一代原型機 SN8 組裝工作也正在順利進行,特點是使用了一種新型的不鏽鋼合金,更重要的是,SpaceX 已經為其準備了三台猛禽發動機。也正是在 SN5 成功“起跳”基礎上,後續的原型機將有望進行高度達到 20 公里的亞軌道飛行測試,在那之後,進一步的入軌發射任務將提上日程。

  根據馬斯克的說法,在 Starship 最終成型前,SpaceX 可能要造出 20 台原型機進行測試,那麼可以期待的是,Starship 未來的密集測試將會帶來一個“飛船滿天飛”的場景。

  到那個時候,日常的飛行可能就不再是一個非常激動人心的大事,但也正如獵鷹 9 號火箭習慣了發射成功一樣,飛行的常態化更是意味著 Starship 飛船的成長。

  爆炸、爆炸再爆炸

  Starship 是 SpaceX 為未來星際飛行打造的新一代載人飛船,包括了底部的火箭助推器和上面的飛船,完全可重複使用的 Starship 除了能向地球軌道運送衛星,還能滿足向月球和火星運送貨物甚至載人的需求。

  今年 4 月 SpaceX 發佈了首個 Starship 手冊,提出 Starhip 最大的載人能力是將 100 人從地球表面送到低地球軌道,最終再送到月球甚至是火星表面。

  當然了,理想很美好,現實很骨感。

  SpaceX 總能給出極具科幻感的飛船效果圖,甚至包括月球登陸版的飛船圖片。這些效果圖每一次都能擊中無數人心中對宇宙飛船的美好幻想。

  但事實上,這些出現在 SpaceX 工廠中的測試機,看起來更像是劣質鋼板隨便堆疊而成,甚至讓人懷疑會不會漏風。

  且在真正飛起來之前,SpaceX 對一個又一個測試機進行加壓測試時,每一次看起來都沒有好結果。再誇張點說,這些大大小小的原型機總能以各種姿勢在測試中爆炸。

  2019 年 9 月,一場關於星際旅行的發佈會在 SpaceX 位於得州的總部召開,當時最新的原型機 MK1 正式亮相,從那時開始,一系列密度更高的測試隨即展開。

  發佈至今的 10 個月裡,Starship 相關測試已經進行多輪,測試原型機也在數次測試中不斷迭代:

  MK1 原型機:2018 年 12 月開始建造,2019 年 11 月壓力測試失敗。該測試失敗也導致同期正在打造的 MK2、MK4 原型機直接退役;

  SN1 原型機:2019 年 10 月開始建造,2 月 28 日的壓力測試失敗;

  SN2 原型機:2020 年 2 月開始建造,在 SN1 失敗後,SN2 被改造用作部分部件測試,已於 3 月退役;

  SN3 原型機: 2020 年 3 月開始建造,4 月 3 日低溫試驗失敗。

  SN4 原型機:2020 年 4 月 26 日首次通過低溫測試,5 月 29 日在爆炸中完全摧毀。

  一大波飛船正在靠近

  一直以來,SpaceX 都在位於得克薩斯州 Boca Chica 的工廠進行相關的組裝和測試工作。

  雖然 Starship 宇宙飛船承載無數人的星際飛行夢想,但這個露天的工廠像是一個巨大的加工作坊:零件散落一地,工作人員來來往往,時不時再進行一個測試,再以爆炸告終。

  開放的空間讓眾多 SpaceX 愛好者有了一睹 Starship 真容的機會,甚至猛禽發動機——這個地球上性能最頂尖的液氧甲烷發動機——也能在路上悠閑地“逛街”。

  時間長了,甚至有關注航天的媒體網站已經架設了長期的機位,在一些原型機組裝或測試的過程中,他們常常開啟動輒 5、6 個小時的視頻直播。這也就讓測試爆炸的畫面常常能被多個角度捕捉和傳播。

  SpaceX 和這些外來的攝像機已經達成了很好的默契,一邊靜靜地做組裝和測試工作,另一邊就靜靜地在一旁長期蹲守。

  那些在 Youtube 上更新的一個個視頻,像為全世界的觀眾留下了一個窗口,當你想看這個工廠最新近況時,總能在視頻網站上找到新鮮的畫面,裡面甚至配上了儘可能詳細的講解。

  最新的視頻顯示,在 SN5 還未進行飛行測試的時候,後面的飛船兄弟已經就位,部分零部件已經進場,排隊準備組裝工作。

圖 | SN8 正在建設中
圖 | SN8 正在建設中

  根據目前的計劃,這兩支在建的飛船被賦予的使命就不再只是進行 150 米高度的“跳躍”,下一步就是進行高度達到 20 公里的亞軌道飛行。為此,SpaceX 也已經為其備好了飛行所需的三台猛禽發動機。

  這意味著,在一年前看起來還是天馬行空的想法的宇宙飛船,已經接近航天發射的關鍵節點:入軌發射。

  從前期不斷爆炸,甚至有人開始質疑 Starship 在設計上是否可行;到今天成功起飛邁出關鍵一步,SpaceX 在這個承載著馬斯克最終夢想的項目上,“在每次更新中進行一點改進”的思路還在繼續著。

  就像早期獵鷹火箭前三次發射全部以爆炸告終,在那之後,SpaceX 就越走越順,如今獵鷹 9 號成為這個時代火箭市場上最成功的產品。Starship 在趟過了前期的坑後能不能加速前進?現在下這樣的結論肯定還是過於樂觀,但鼓舞人的地方在於,它總能給人希望。

  就像 NASA 局長布里登斯坦所言,“SpaceX 非常善於飛行、測試、經曆失敗以及修復問題。”這讓 NASA 並不能忽視 Starship 的潛力。

  馬斯克的終極野心:量產飛船

  在 Starlink 計劃和載人發射任務飛速進行的同時,Starship 的建設也在悄然加速當中。

  事實上,從 2019 年 4 月到 11 月,SpaceX 在的工程師和技術人員花了 8 個月時間,才建造出第一艘原型機 MK1。但在那之後,SpaceX 用了一個月時間組裝出了新一代原型機 SN1,而在僅僅兩週之後,另一台 SN2 就已經出現在場地內。

  後來馬斯克在回憶起這件事時表示,“MK1 的問題在於我沒有集中注意力,因為我還在處理Tesla的很多事情。”在將注意力移回到 SpaceX 之後,馬斯克認為,進展不順的關鍵在於他們還沒有建立一條宇宙飛船的生產線。

  今年 2 月下旬一個週末的淩晨,馬斯克突然在得州工廠召開全員會議,宣佈將要加速推進 Starship 的製造工作。會後不到 48 小時,SpaceX 位於得州的工廠完成了 252 人的招聘工作,建設工作陡然加速。

  馬斯克說,如果你只是想造出一件東西,那可以由工程團隊來完成。但如果數量更多的時候,就必須造出製造機器的機器。這也就是他所說的飛船產線。

圖 | SN5 發射前
圖 | SN5 發射前

  事實上,Tesla的量產經曆讓馬斯克獲得了不少擴大產線的經驗,他將Tesla產能爬坡時的經驗也放到 Starship 生產線的建設當中。通過挑戰工作安排,SpaceX 的得州工廠開始了 7x24 小時滿負荷運轉。

  要讓這樣一個超大型飛行器脫離地球引力、進入軌道、在火星著陸,然後返回地球,馬斯克當然知道這不是一蹴而就的事情。在很長時間里,馬斯克都相信,實現這一目標的唯一現實方法是通過反複試驗,不斷接近正確的設計。

  “提升產量會解決許多問題,”馬斯克說,“如果生產率高,產品迭代率就高。幾乎所有的技術進展都取決於迭代次數,以及每次迭代之間所取得的進展。只有生產能力足夠強,SpaceX 才能完成更多的迭代,同時在迭代中不斷進步。”

  他表示,目前 SpaceX 正試圖打造一支龐大的艦隊,讓火星適合居住,使生命遍佈多個行星。要實現這一目標,SpaceX 大概需要造出 1000 艘飛船,每艘飛船的有效載荷甚至比土星五號更大,更重要的是可以重複使用。

  SpaceX 的目標是實現每週建造一到兩艘星際飛船,並將建造成本削減至 500 萬美元。

  來源: DeepTech深科技

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