上周末,就在所有人都忙着吃 OpenAI 的瓜的時候,SpaceX 的星艦(Starship)迎來了第二次試飛。
星艦是目前世界上體積最大的運載火箭,光是直徑就有 9 米,整體高度則達到了 120 米,相當于一棟 30 到 40 層高的大樓,人在它面前大小幾乎可以忽略不計:
很多人對星艦的記憶可能還停留在上半年那次失敗的發射。
星艦今年 4 月 20 日在 SpaceX 位于美國得克薩斯州博卡奇卡村的發射基地進行了第一次試飛,當時火箭升空 2 分 30 秒後便姿态失穩開始旋轉,最終解體爆炸。
當時還把發射台炸出了一個巨大的彈坑。
120 米的星艦準确來說是由 70 米的推進器和 50 米的火箭本體組成,推進器負責把火箭送到空中一定高度,接着和火箭分離,再由火箭自帶的發動機(6 台猛禽發動機)把火箭送入預定軌道。
但第一次試飛失敗最大的問題就出在,星艦升空的過程中一直未能将火箭和推進器成功分離。
而且這次試飛,推進器底部配備的 33 台猛禽發動機(SpaceX 專門爲星艦開發的發動機)中,有 3 台沒能點火,2 台中途故障,還有 1 台時好時壞。
這幾乎成了當時的一個梗,甚至在中國的社交媒體都能看到這樣的梗圖:
和第一次試飛一樣,星艦的第二次試飛也失敗了。
發射之前,SpaceX 的老闆馬斯克在社交平台 X 爲星艦再次升空已經連着做了幾天宣傳(這期間也發了不少關于評論時事和解釋 X 的發展問題等等的動态)。
發射日期原本定在 11 月 17 日,後來又因爲要更換格栅翅片執行器推遲了一天。
當地時間 11 月 18 日早上 7 點,依然是在相同的地點,星艦第二次發射升空,并在社交平台 X 做了同步直播。
馬斯克和弟弟金巴爾 · 馬斯克在現場一起看了星艦發射的全過程。
從直播畫面來看,直到 3 分 22 秒之前,它還是在正常升空的,甚至已經成功完成了火箭和推進器的分離;可是到這一刻,推進器突然在空中爆炸了,畫面也有些許震撼。
火箭在繼續上升了一小會以後也丢失了信号,SpaceX 在幾分鍾後确認飛船已在空中自毀(因爲沒有進入預定軌道而觸發了自毀系統)。
如果光看結果,星艦第二次試飛确實是失敗了,和第一次無異;但偏偏就是這樣一次失敗的發射,引發了國内外網友的熱議,表達贊歎的人不在少數,甚至給人一種它已經發射成功的錯覺。
比如太空攝影師 John Kraus 就形容這是一次 " 令人難以置信的發射 ":
就連美國國家航空航天局局長 Bill Nelson 也給 SpaceX 發來賀電,祝賀星艦在第二次試飛中取得的進展:
馬斯克本人更是非常興奮,第一時間就表達了對 SpaceX 團隊的祝賀,後面還接連轉發了好幾條 SpaceX 拍下的星艦的美照:
他還開心地轉發了網友用 Grok(馬斯克旗下人工智能初創公司 xAI 推出的首款人工智能模型)總結的星艦這次試飛的要點:
接着開始有不同地方的人分享從自己視角拍到的星艦,尤其是這段從和發射基地接壤的墨西哥塔毛利帕斯州拍下的視頻,堪稱最佳視角:
就像一位網友總結的,這其實是 " 一次失敗的發射,以及一次成功的爆炸 "。
至少比較起來,第二次試飛搞定了許多第一次試飛時候的問題,幾個大方面總結起來就是:
1、發射台受損程度減輕了;
2、33 個安裝在推進器上的猛禽發動機都能順利工作了;
3、推進器和火箭能夠實現順利分離了。
首先是發射台。因爲星艦整個計劃的設計初衷就是要實現火箭及各地面基礎設施的重複使用,所以就要想辦法讓發射台更堅固。
SpaceX 的辦法是,一方面用混凝土加固發射台;
另一方面給發射台增加了水冷系統,馬斯克稱這個水冷系統就像 " 巨大倒置的淋浴噴頭 ",用向上噴水的方法來助推器産生的大量熱量(今年的 3.0 版猛禽發動機又升級了推力,使得助推器總推力高達 8877 噸,産生的熱量也更大了)。
再者是推進器上的發動機。這次試飛推進器的發動機全部實現了正常點火(除了推進器和火箭分離時,有幾個發動機過早關閉)。
馬斯克在 X 上發布過一段近距離觀看推進器底部猛禽發動機的視頻:
第一次試飛時之所以會有發動機故障,SpaceX 的解釋是上升過程中助推器燃料洩漏導緻起火,導緻大多數發動機失去和主飛行計算機的通信,造成了設備的失控。
所以 SpaceX 也這次也給助推器的組件增加了包括擴展滅火系統在内的更多防護。
最後也是更重要的推進器和火箭的分離。
一般的火箭分離都是先通過炸藥或者推杆,把火箭和推進器分離開來,相當于火箭會在分離後再慣性上升一會,等到一定距離後火箭才會用自帶的發動機點火。
但正因爲星艦有着更重的載荷,因此一般火箭的分離方式可能會不奏效。
SpaceX 在第二次試飛中第一次嘗試了 " 熱分離 " 的方法,也就是在推進器和火箭還處在連接狀态時,火箭就開始點火,進而把自己推離助推器。
馬斯克曾形容熱分離可能會是第二次試飛中 " 最危險的部分 ",因爲火箭在連接時點火産生的巨大熱量,很可能導緻助推器爆炸。
SpaceX 于是嘗試了在星艦的推進器和火箭本體之間增加通風口和隔熱罩,以排出過熱廢氣。
事實證明熱分離是适合星艦的。按照馬斯克的說法,熱分離産生了微小但重要的推力,可以增加約 10% 的有效載荷。這也意味着星艦進入軌道已經到了臨門一腳。
首飛以來的半年多時間,SpaceX 解決的可以說都是星艦的關鍵問題,效果也立竿見影。
按照星艦計劃重複使用火箭及基建的構想,SpaceX 下一步最主要的,應該就是要解決火箭和推進器的回收問題(理想狀況下應該是在發射場回收箭體,試飛暫時設定成兩者都落在墨西哥灣回收)。
從以上幾點來看星艦第二次試飛的結果,進步還是相當大的。
而另一方面,星艦這個項目本身,從一開始也沒有被設計成要一次定型的火箭——
SpaceX 最初的設想便是,計劃用一系列的原型測試來逐步改進星艦,最終到達設計目标。
這很像一種互聯網産品叠代的思維,按照 SpaceX 設想,用于星艦測試的 " 測試機 " 可能将多達幾十多個,而它們種的大多數都将在各種各樣的測試中損毀。
這在火箭開發上也是史無前例的,也難怪每到有星艦的新測試,網友 @more_space 都會祭出下面這張圖:
從現在星艦的進化速度來看,馬斯克好像離他的火星殖民計劃越來越近了,可能再炸幾個數十億美金的高空煙花,真就能炸出個人類的未來。