做大事，别怕爆炸
前兩天 robotaxi 發布引來大家一頓嘲諷，沒想到剛隔了 2 天，馬斯克的星艦成功發射，再次證明了他在火箭發射上的遙遙領先。
想必大家都看過這第五次試飛的高光時刻——筷子接火箭的場景，乍一看和火箭發射倒放差不多。
SpaceX 在當地時間 10 月 13 日上午 8 點 25 分，位于得克薩斯州的星港發射場，對星艦進行了第 5 次試飛。這次試飛的主要目标是驗證超重型助推器的返回和重複使用能力——
從結果上來看目标成功完成。
大家都知道，星艦系統最重要的一個目标，就是實現火箭的重複發射，也就是盡可能的降低火箭發射的成本。
之前火箭回收的方案其實已經相對成熟了，比如可以借助起落架直立降落獵鷹 9 号，在 2020 年已經安全着陸 23 次，但馬斯克覺得這種方案成本還是太高。
兩種回收方式比較
想要火箭飛得遠載貨量大，那就盡可能減少除了燃料外的重量，獵鷹的回收支架太重了。
沃爾特在《馬斯克傳》中寫道：
馬斯克問： " 我們爲什麽不能試着用塔架捕獲火箭呢？ " 他指的是在發射台上固定火箭的那座塔架。馬斯克已經想出用它來堆疊火箭的辦法：塔架上有一組機械臂，可以抓取第一級助推器，将它放在發射架上，再抓取第二級航天器，将它放在助推器上。現在他提出建議：當助推器返回地球時，這些機械臂也可以用來接住它。
當一個粉絲問他爲什麽不直接用起落架時，馬斯克回答： " 起落架當然可以，但最好的零部件就是沒有零部件。"
這次接住推進器的塔，馬斯克稱爲 " 金屬哥斯拉 ( Mechazilla ) "，塔身高度達到了 121 米，頂部擁 有兩個巨大的金屬手臂，被 SpaceX 叫做 " 筷子 "，可以用來接住火箭助推器。
用 " 金屬哥斯拉 " 來形容再合适不過了，因爲它要接住的是個大家夥——星艦 Super Heavy 助推器。
Super Heavy 是星艦系統的第一級，高度爲 69 米，直徑爲 9 米，空重 200 噸，滿載重 3600 噸，是有史以來最大最強大的火箭一級。
不但重，降落距離也高。發射後，在大約 70 公裏的高度，星艦與助推器分離，并分别返回陸地。
這個方案就好比用手抱住從天上掉下來的電線杆子，有一個失誤就會造成災難。
馬斯克在火箭發射上，采取了一種叫 " 炸了就炸了 " 的設計方式，具體來說：迅速制成火箭和發動機原型，進行測試，炸毀，修改，再次嘗試，直到最後做出能用的東西。
快速推進，把試驗品炸掉，然後重複這一過程。
一切的目标都是爲了降低成本這一個終極目标，像用 " 筷子 " 夾火箭隻是衆多驚險驗證中的一個，我們不妨回顧一下，前四次發射都實現了什麽目标。
從 2023 年 4 月 20 日星艦首次試射，到 2024 年 10 月 13 日，短短 1 年半的時間，星艦共試飛了 5 次，最短的一次間隔隻有 84 天（第 3-4 試射）。
第 1 次試飛（2023 年 4 月 20 日）：驗證火箭結構設計合理性
第一次試飛也是星艦系統的首次完整飛行，目标是驗證星艦及其超重型火箭助推器的設計合理性，說人話——
咱們設計的火箭首先得飛起來再說。
這次試飛結果不盡人意。
火箭發射也遵守最基本的物理規律：力大磚飛，發動機越多，飛得越遠。星艦的助推器一共密密麻麻地安裝了 33 台猛禽發動機，是目前人類并聯發動機數量最多的火箭。
發動機一多，會帶來振動、結構、散熱、可靠性等一系列問題，因此一般火箭都避免并聯如此多的發動機，但馬斯克卻知難而上，然後就爆炸了。
發射初期，33 台猛禽發動機點火，其中大部分成功工作，火箭順利飛離發射台。 然而，發射過程中有 6 台發動機相繼失效，這導緻火箭失去部分控制。雖然火箭在升空 4 分鍾後達到約 39 千米的高度，但由于失控，系統在安全機制啓動下引發火箭解體。
第 2 次試飛（2023 年 11 月 18 日）：驗證改進措施的可行性
炸了就炸了，第二次不炸就好。在第一次試飛後的改進措施實施後，第二次試飛旨在驗證這些調整是否有效。此次發射的主要亮點是 33 台猛禽發動機的成功點火，說明發動機的并聯控制已經取得進展。
除了發動機正常運作外，第二次試飛還驗證了級間熱分離技術——星艦飛船與助推器還未分離時就點燃其發動機，廢氣從新的排氣系統中排出。然後，飛船才會與 " 超級重型 " 助推器分離。
我們應該都看過阿波羅火箭發射的動畫，火箭推進都是一級一級泾渭分明，等上一個火箭助推器徹底分離後，下一個助推器才啓動。但星艦卻要在還未完全分離時就啓動。
第二級星艦飛船在尚未與第一級超重型火箭分離前就開始啓動三台真空猛禽點火，而不是像之前設計的一二級分離後才點火，無疑這是星艦第二飛過程中最危險的。非常考驗熱分離環的熱防護能力、結構應力、沖擊波承受力。
與傳統的火箭分離技術相比，熱分離技術可以減少分離時火箭的速度損失。
其意義在于，能用更少的燃料把火箭推進太空，也就意味着火箭有更大的空間運載其它物品，這一指标被稱做 " 入軌載 "，據稱這一設計可提高 10% 的入軌載。
好在，熱分離成功進行，星艦沒有在這一步爆炸，在回收時候才進行煙花秀。
第 3 次試飛（2024 年 3 月 14 日）：驗證星艦入軌能力
第三次試飛旨在進一步驗證星艦的軌道飛行能力。這次發射的關鍵在于超重型助推器的成功熱分離，并嘗試了返回點火。然而，由于姿态控制失誤，助推器在返回階段未能成功軟着陸，最終墜海。
雖說最後還是失敗了，但起碼從太空繞了一圈回到了地球。
星艦在成功熱分離後順利進入預定軌道，并進行了多個重要技術演示，包括有效載荷艙門的開啓與關閉測試、推進劑轉移演示，以及再入大氣層的部分驗證。然而，在任務後期的離軌點火操作中，系統出現問題，星艦未能成功完成整個任務，最後通過自毀程序銷毀。
第 3 次試飛基本上解決了星艦發射問題，接下來考慮的就是如何回收。
第 4 次試飛（2024 年 6 月 6 日）：展現星艦回收能力
第四次試飛的重點是驗證星艦和超重型助推器的回收能力，先别管能不能接住，安全回來再說。
星艦發射幾分鍾後，火箭助推器成功在墨西哥灣軟着陸，這也是 SpaceX 首次将助推器完好無損地回收。
而星艦在繞地球半圈後，成功重返大氣層并在印度洋着陸。
在航天領域，" 軟着陸 " 指的是航天器通過專門減速裝置，如降落傘、推進器或大氣層摩擦等，逐漸減速，最終以較小的速度安全着陸到地球或其他星球表面的過程。
對于其他火箭來說，軟着陸就是自由落體的慢一點，準一點，别把火箭裏的航天員摔傷了，設備摔壞了。而對于 SpaceX 的星艦來說，不但要慢，還要精準控制，畢竟要精準地挂在火箭發射塔上。
星艦通過前後翼面與發動機的協同操作，順利完成了落水前的翻轉機動和着陸燃燒，并最終在印度洋上實現了軟着陸。
這次試飛标志着星艦的飛行和回收系統進入了新的成熟階段。
然後就是這一次，不光能安全落地，還能落在指定的架子上。
馬斯克的星艦系統的最終目标是将人類送上火星，從目前試射情況看下來，感覺用不了幾年就能去火星打工了。但實際上，影響最大的還是在商業航空領域。
星艦的 " 筷子回收術 " 并不是單純拿來炫技，真正的目的是回收再利用助推器，削減成本，把星艦發展成星際大巴車。
當發射成本降低後，無論是商業衛星、航天旅行都将成爲可能。在今年 3 月 5 日，政府工作報告中還将商業航天看作新增長引擎。
不知道星艦的廣告位多少錢一個，炸了能不能退錢。
本文來自微信公衆号 " 新矽 NewGeek"，作者：董道力，編輯：張澤一。
