惊天一跃!马斯克宇宙飞船首次起飞,火星移民梦想更近一步

马斯克不止一次说过,如果太空旅行能像现在坐飞机一样普遍,那未来文明将变得有保障。此次起飞高度虽然仅有 150 米,对火箭、飞船来说,这个高度只能算是轻轻地“跳”了一下;但对 SpaceX 来说,总算是让 Starship 在测试中成功离开地面,这迈出了巨大的一步。

北京时间 5 日早晨 8 点,承载着埃隆·马斯克火星移民梦想的 Starship 飞船测试原型进行了首次高度达到 150 米的悬停测试。这也是迄今为止,最重要的一次测试,地点在美国得克萨斯州的发射场。

在点火后,飞船原型 SN5 上升到预定的 150 米高度,在保持高度的情况下,横向移动到旁边的降落区后缓慢降落,最终平稳着陆,整个过程约为一分钟。

这个测试让所有人兴奋不已。因为在这之前,SpaceX 通知让周边的人都撤出,但其实直到飞船起飞前的一刻,人们也不知道它的准确点火时间。

马斯克不止一次说过,如果太空旅行能像现在坐飞机一样普遍,那未来文明将变得有保障。现在看来,他说这番的话的底气越来越足,前两天,SpaceX 刚完成了首次载人飞船的回收工作,为首次载人飞行划下完美的句号;如今,面向未来星际旅行的宇宙飞船 Starship 也迎来了重大进展。

Starship 的里程碑

早在 7 月 21 日,马斯克就发推特放出预告,各个团队已经在为 SN5 的首飞做准备,“将在本周晚些时候尝试飞行”。也就是说,按照马斯克的预期,SN5 应该在上周完成首飞。在预告放出后几天里,SpaceX 位于 Boca Chica 的基地持续吸引来众人的关注。

图 | 飞行前的平静

但随后一场飓风来袭,打乱了原有的节奏。不过有意思的是,单从测试角度来看,如果在极端天气下进行试飞,在最终效果上可能更能够测试宇宙飞船的全天候飞行能力。

尽管如此,对于 SN5 这样的原型机来说,在大风中进行飞行测试还是有诸多弊端,可能会影响飞行的关键测试数据,所以最终还是在飓风过后才进行点火和飞行测试。

图 | 宇航员在太空中拍下的飓风图片

SN5 的高度相当于一栋小型建筑,搭载单台最新的猛禽火箭发动机,点火升空后,缓缓上升到差不多 50 层楼高的位置,悬停一阵后,依靠一台发动机摆动调整方向以及发动机的推力变化,缓缓下降,精准落下。

图 | SN5 起跳

自马斯克从去年 9 月发布了 Starship 宇宙飞船以来,SpaceX 在相关的测试中就频频受阻,SpaceX 去年开始打造的数个全尺寸的 Starship 原型机不断在测试场里被爆破。

此次起飞高度虽然仅有 150 米,对火箭、飞船来说,这个高度只能算是轻轻地“跳”了一下;但对 SpaceX 来说,总算是让 Starship 在测试中成功离开地面,这迈出了巨大的一步。

按照 SpaceX 的思路,Starship 的研制节奏,就是在不断的测试中,一点一点往前推进。

从这个角度来说,Starship 的测试工作已经正式从地面测试跨入了飞行的阶段。

从现场图片看,后续的不止一台测试原型机已经处于组装当中。原本 SN4 在测试的时候,后续的 SN5、SN6 就已经在现场进行组装工作,准备进行后续的测试、飞行工作。事实上,按照 SpaceX 此前的安排,SN4 本要进行 150 米的飞行,但在一次点火测试中,SN4 突然发生爆炸,随后 SN5 才被抬了上来。

图 | SN4 爆炸

而在 SN5 完成使命后,后续的 SN6、SN7 就要继续出场,进行进一步的测试飞行。

与此同时,SpaceX 及其承包商正在建造一个巨大的新型飞行器装配大楼 (VAB),未来 SapceX 将开始在飞船上装上一级助推器。

马斯克也曾透露,下一代原型机SN8组装工作也正在顺利进行,特点是使用了一种新型的不锈钢合金,更重要的是,SpaceX已经为其准备了三台猛禽发动机。也正是在SN5成功“起跳”基础上,后续的原型机将有望进行高度达到20公里的亚轨道飞行测试,在那之后,进一步的入轨发射任务将提上日程。

根据马斯克的说法,在Starship最终成型前,SpaceX可能要造出20台原型机进行测试,那么可以期待的是,Starship未来的密集测试将会带来一个“飞船满天飞”的场景。

到那个时候,日常的飞行可能就不再是一个非常激动人心的大事,但也正如猎鹰9号火箭习惯了发射成功一样,飞行的常态化更是意味着Starship飞船的成长。

爆炸、爆炸再爆炸

Starship 是 SpaceX 为未来星际飞行打造的新一代载人飞船,包括了底部的火箭助推器和上面的飞船,完全可重复使用的 Starship 除了能向地球轨道运送卫星,还能满足向月球和火星运送货物甚至载人的需求。

今年 4 月 SpaceX 发布了首个 Starship 手册,提出 Starhip 最大的载人能力是将 100 人从地球表面送到低地球轨道,最终再送到月球甚至是火星表面。

当然了,理想很美好,现实很骨感。

SpaceX 总能给出极具科幻感的飞船效果图,甚至包括月球登陆版的飞船图片。这些效果图每一次都能击中无数人心中对宇宙飞船的美好幻想。

但事实上,这些出现在 SpaceX 工厂中的测试机,看起来更像是劣质钢板随便堆叠而成,甚至让人怀疑会不会漏风。

且在真正飞起来之前,SpaceX 对一个又一个测试机进行加压测试时,每一次看起来都没有好结果。再夸张点说,这些大大小小的原型机总能以各种姿势在测试中爆炸。

2019 年 9 月,一场关于星际旅行的发布会在 SpaceX 位于得州的总部召开,当时最新的原型机 MK1 正式亮相,从那时开始,一系列密度更高的测试随即展开。

发布至今的 10 个月里,Starship 相关测试已经进行多轮,测试原型机也在数次测试中不断迭代:

MK1 原型机:2018 年 12 月开始建造,2019 年 11 月压力测试失败。该测试失败也导致同期正在打造的 MK2、MK4 原型机直接退役;

SN1 原型机:2019 年 10 月开始建造,2 月 28 日的压力测试失败;

SN2 原型机:2020 年 2 月开始建造,在 SN1 失败后,SN2 被改造用作部分部件测试,已于 3 月退役;

SN3 原型机: 2020 年 3 月开始建造,4 月 3 日低温试验失败。

SN4 原型机:2020 年 4 月 26 日首次通过低温测试,5 月 29 日在爆炸中完全摧毁。

一大波飞船正在靠近

一直以来,SpaceX 都在位于得克萨斯州 Boca Chica 的工厂进行相关的组装和测试工作。

虽然 Starship 宇宙飞船承载无数人的星际飞行梦想,但这个露天的工厂像是一个巨大的加工作坊:零件散落一地,工作人员来来往往,时不时再进行一个测试,再以爆炸告终。

开放的空间让众多 SpaceX 爱好者有了一睹 Starship 真容的机会,甚至猛禽发动机——这个地球上性能最顶尖的液氧甲烷发动机——也能在路上悠闲地“逛街”。

时间长了,甚至有关注航天的媒体网站已经架设了长期的机位,在一些原型机组装或测试的过程中,他们常常开启动辄 5、6 个小时的视频直播。这也就让测试爆炸的画面常常能被多个角度捕捉和传播。

SpaceX 和这些外来的摄像机已经达成了很好的默契,一边静静地做组装和测试工作,另一边就静静地在一旁长期蹲守。

那些在 Youtube 上更新的一个个视频,像为全世界的观众留下了一个窗口,当你想看这个工厂最新近况时,总能在视频网站上找到新鲜的画面,里面甚至配上了尽可能详细的讲解。

最新的视频显示,在 SN5 还未进行飞行测试的时候,后面的飞船兄弟已经就位,部分零部件已经进场,排队准备组装工作。

图 | SN8 正在建设中

根据目前的计划,这两支在建的飞船被赋予的使命就不再只是进行 150 米高度的“跳跃”,下一步就是进行高度达到 20 公里的亚轨道飞行。为此,SpaceX 也已经为其备好了飞行所需的三台猛禽发动机。

这意味着,在一年前看起来还是天马行空的想法的宇宙飞船,已经接近航天发射的关键节点:入轨发射。

从前期不断爆炸,甚至有人开始质疑 Starship 在设计上是否可行;到今天成功起飞迈出关键一步,SpaceX 在这个承载着马斯克最终梦想的项目上,“在每次更新中进行一点改进”的思路还在继续着。

就像早期猎鹰火箭前三次发射全部以爆炸告终,在那之后,SpaceX 就越走越顺,如今猎鹰 9 号成为这个时代火箭市场上最成功的产品。Starship 在趟过了前期的坑后能不能加速前进?现在下这样的结论肯定还是过于乐观,但鼓舞人的地方在于,它总能给人希望。

就像 NASA 局长布里登斯坦所言,“SpaceX 非常善于飞行、测试、经历失败以及修复问题。”这让 NASA 并不能忽视 Starship 的潜力。

马斯克的终极野心:量产飞船

在 Starlink 计划和载人发射任务飞速进行的同时,Starship 的建设也在悄然加速当中。

事实上,从 2019 年 4 月到 11 月,SpaceX 在的工程师和技术人员花了 8 个月时间,才建造出第一艘原型机 MK1。但在那之后,SpaceX 用了一个月时间组装出了新一代原型机 SN1,而在仅仅两周之后,另一台 SN2 就已经出现在场地内。

后来马斯克在回忆起这件事时表示,“MK1 的问题在于我没有集中注意力,因为我还在处理特斯拉的很多事情。”在将注意力移回到 SpaceX 之后,马斯克认为,进展不顺的关键在于他们还没有建立一条宇宙飞船的生产线。

今年 2 月下旬一个周末的凌晨,马斯克突然在得州工厂召开全员会议,宣布将要加速推进 Starship 的制造工作。会后不到 48 小时,SpaceX 位于得州的工厂完成了 252 人的招聘工作,建设工作陡然加速。

马斯克说,如果你只是想造出一件东西,那可以由工程团队来完成。但如果数量更多的时候,就必须造出制造机器的机器。这也就是他所说的飞船产线。

图 | SN5 发射前

事实上,特斯拉的量产经历让马斯克获得了不少扩大产线的经验,他将特斯拉产能爬坡时的经验也放到 Starship 生产线的建设当中。通过挑战工作安排,SpaceX 的得州工厂开始了 7x24 小时满负荷运转。

要让这样一个超大型飞行器脱离地球引力、进入轨道、在火星着陆,然后返回地球,马斯克当然知道这不是一蹴而就的事情。在很长时间里,马斯克都相信,实现这一目标的唯一现实方法是通过反复试验,不断接近正确的设计。

“提升产量会解决许多问题,”马斯克说,“如果生产率高,产品迭代率就高。几乎所有的技术进展都取决于迭代次数,以及每次迭代之间所取得的进展。只有生产能力足够强,SpaceX 才能完成更多的迭代,同时在迭代中不断进步。”

他表示,目前 SpaceX 正试图打造一支庞大的舰队,让火星适合居住,使生命遍布多个行星。要实现这一目标,SpaceX 大概需要造出 1000 艘飞船,每艘飞船的有效载荷甚至比土星五号更大,更重要的是可以重复使用。

SpaceX 的目标是实现每周建造一到两艘星际飞船,并将建造成本削减至 500 万美元。

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