“星舰”发射失败,马斯克火星梦全解码
2023-04-2023:27·正观新闻
4分钟全程回顾,“星舰”升空后爆炸
SpaceX星舰发射失败,在空中发生爆炸
SpaceX被迫中止任务,该团队表示,“星舰”的试飞似乎还不够令人满意,他们将继续审查数据并为下一次飞行测试努力。但该团队同时表示,这比他们希望的更“成功”。
马斯克却送上了祝贺
埃隆·马斯克在“星舰”发射失败后发表的推文
绝对能力者“星舰”
“有史以来最强大的运载火箭”——SpaceX在其官网上如此介绍“星舰”。
“星舰”发射前
它配得上这个称号,从体型、载重、推力等等方方面面的参数来看,“星舰”都冠绝群雄。连大名鼎鼎“土星五号”来了,都得甘拜下风。
“星舰”高约120米,直径9米,由助推器“超重(SuperHeavy)”和“星舰”(Starship)航天器两级组成。第一级“超重”配备了33台“猛禽”发动机,燃料为液态甲烷和液态氧,装载量约3400吨。第二级“星舰”航天器能搭乘宇航员或货物。SpaceX公司CEO埃隆·马斯克曾在社交平台上透露,“星舰”近地轨道的有效载荷可以达到150吨,在不考虑回收的情况下,运载能力可达到250-300吨。
这些数据高意味着什么?它的高度相当于把“天宫”送上天的长征五号B运载火箭的两倍多,超过了美国用来载人登月的“土星五号”110.6米的纪录。有效载荷也超越了人类历史上的所有火箭。
因为大、重、能装等特点,“星舰”大胆采用了各种创新技术,集各种激进的设计思路于一身。比如不锈钢外壳,“以往的运载火箭基本都为铝合金。”中国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩向记者解释,“不锈钢的特点是坚固,而且成本较低。”
比如推力强大的“猛禽”发动机。“星舰”起飞推力需要6700吨,但中国航天科工集团第三总体设计部高级工程师杨慧君向记者解释,“星舰”的轨道试飞,主要难点在于飞行控制和发射台火焰分流。“如何确保33台猛禽发动机顺利点火,是飞行控制系统保障火箭推力的关键。”
比如用于回收助推器的“筷子夹”。未来“星舰”的一级助推器将通过悬停的方式回收到发射塔,二级飞船也将依靠自身动力垂直着陆到指定地点。之后再经过几个小时的休整和燃料加注,就可以进行下一次的发射。在庞之浩看来,这将是非常科幻的一个场景:助推器返回后垂直降落到火箭发射塔中,发射塔上的一对机械臂,将像“筷子”一样在空中夹住它……这意味着未来火箭可能就像飞机航班一样,可以常态化起降,反复发射。
另外还如采用了液氧甲烷燃料等等。所有这些创新都服务于降低造价、可重复使用这个目标。“火箭发射成本目前国际上大概一般通行的是差不多2万美元/公斤,猎鹰9号大概能够做到5000美元/公斤,而‘星舰’号称要做到1000美元/公斤以下,这对其他火箭发射商来说是降维打击。”浙江大学微小卫星研究中心主任金仲和给记者算了一笔“账”。
“我觉得,比发射成功与否更重要的是对人类探索欲的激发。”庞之浩不失公允地评价。
听上去,“疯狂”的梦想正在照进现实,但从此次失败和马斯克一贯“说了再干”的秉性看,事情可能还要等等看。
人类注定走向深空
Rageagainstthedyingofthelight——“星舰”等待发射时,马斯克在推特上写下的这句话,来自诗歌《不要温和地走进那个良夜》。但显然,和原作者英国诗人狄兰·托马斯用文学之力控诉光阴流逝不同,他要用一支穿云“舰”,展现人类叩问苍穹的现实之力。
“星舰”所瞄准的火星移民计划,可以算人类自上个世界六十年代以来开展的深空探索的一部分。深空探测是指发射航天器至地月距离以远的宇宙空间,对地外天体或空间进行探测的航天活动。月球及其以远的深空,已经成为是继陆、海、空、近地空间之后人类活动的第五疆域。
中国探月工程总设计师吴伟仁去年在一次研讨会上曾说道:我们希望能够发射中国的探测器,走到太阳系边缘地区,看看太阳系边缘地区太阳风和宇宙风交汇的地方是什么样。
走过去,看一看——简简单单的六个字,尽显人类的童真浪漫。面对直径至少1560亿光年的宇宙,哪怕能向无垠深空投去一瞥,也是巨大的进步。况且,几十年来人类收获不菲。
就在你阅读本文的此刻,1亿多公里外,天问一号正绕火星飞行,收集未来人类“移民目的地”的数据;帕克太阳探测器正耐住93万℃高温,尝试“触摸”太阳;奥西里斯REx号,在带着从贝努小行星上收集的生命起源和撞击地球的可能线索,狂奔“回家报信”;“新地平线号”探测器正快速飞离冥王星,进入柯依伯带中心地带;“旅行者1号”“旅行者2号”探测器已经飞向230亿公里以外的星际空间,给异文明发去问候……
杨慧君介绍,根据不完全统计,上世纪六十年代以来,人类已进行了近280次深空探测任务,覆盖了太阳系内包括月球、行星、彗星、太阳等不同类型天体。
为什么要走向深空?
1990年2月14日人造探测器“旅行者”1号拍摄的“小白点”
一是命运使然。138亿年前宇宙大爆炸之后,46亿年到35亿年前,地球这颗银河系的蓝色摇篮就开始孕育生命。在“旅行者”1号于1990年拍摄的一张太阳系“全家福”中,地球这个“小白点”仅仅只有0.12像素,就像科幻电影《流浪地球2》台词说得那样,“就是这个小小的白点,是我们的一切。”但总有一天,无论因为求生存还是求知欲,这个文明必然要向外走。
二是精神回报。1970年,美国NASA曾经在给赞比亚修女玛丽·龙肯达的一封信中说:“太空探索不仅给人类提供一面审视自己的镜子,它还能给人民带来全新的技术、全新的挑战和进取精神,以及面对严峻现实时依然乐观的心态。”从上世纪的登月计划,到如今各国纷纷入局的太空行动,这些对人类整体命运的探索行为,确实能在困难时期提振信心,唤起力量。
三是创新所需。深空探测不光向上的仰望星光,也是向下的脚踏实地,探索过程中的科技创新可以大力牵引带动大规模精密制造、新材料、新器件、深空超远距离通信、先进推进、空间核能、智能自主控制等高新技术的发展和应用,改造眼前的世界,改变普通人的生活。
天问一号环绕器运行与火星合影
今天,人类深空探测已经置身新的活跃期。深空探测已成为各国科技创新的竞技场,美国、俄罗斯、欧洲、日本、印度和以色列等国家和地区均制定了深空探测计划并积极推进实施,SpaceX这样的商业航天公司,也在走向舞台中央。
我国的深空探测,起步不算早,但起点高,从无到有取得了一系列突破和成果。“嫦娥”探月,“祝融”探火,“羲和”逐日,“天宫”巡天……都足以在太空探索史上写上一笔。而且,接下来比“胖五”更“豪横”的长征九号重型运载火箭、探月工程四期、“嫦娥六号”“嫦娥七号”“嫦娥八号”等任务都已排上日程,小行星探测取样、火星采样返回、木星系探测等重大工程任务和关键技术攻关蓄势待发,吹响了航天强国走向深空集结号。
SpaceX的“星舰”如果能“入列服役”,意义自然非同凡响。但星辰大海,征途遥远,一切才刚刚开始。
就像于登云院士说的,深空探测是人类探索宇宙奥秘和寻求永续发展的重要途径,是拓展人类生存空间、丰富人类认知的重大新兴领域。
那无尽的黑里,藏着足以改变人类自然观、宇宙观的知识,藏着人类的未来命运的“钥匙”。
为什么是马斯克
马斯克之“狂”,不止于火星移民计划。
从创建电子交易平台Paypal,到创建SpaceX探索太空、搞星际移民,到入局新能源汽车特斯拉改写电动车格局,到收购推特,到不久前成立X.AI人工智能公司……马斯克的选择总是出人意料,但一个商业帝国的版图,已经越来越清晰。
如此“横扫千军”的跨界,再加上他不同寻常的私生活八卦,马斯克几乎符合了人们对“科技狂人”“商业天才”的各种想象。他既离经叛道又获得了世俗成功。常常语出惊人,近乎狂想式的各类商业设想却一个个变现,徒留一堆惊叹号。“他是鲁莽与聪慧的独特结合体,执意改变世界,有时略显疯狂。”《经济学人》这样评价。
回顾他的“太空狂想曲”,就在一般人还在为“咖啡自由”“早餐自由”苦恼的时候,马斯克已经在琢磨“登陆火星自由”的事了。
不仅要搞星际运输,人家还立志通过研制可回收型火箭,把星际运输的“价格打下来”——SpaceX成立以来,始终在与成本较劲。让人类将告别火箭“次抛”时代,是关键的一步。
但畅销书《硅谷钢铁侠:埃隆·马斯克的冒险人生》中提到一个细节,让人印象深刻:在创建SpaceX之初,马斯克是一个航天知识几乎为零的软件工程师,随着公司业务的不断发展,靠着超强学习力、记忆力和刻苦钻研,马斯克已经成为一名航空方面的专家。
或许被强烈的使命感和充满个人英雄主义的梦想驱使时,也就是人的“超能力”显现的时刻。
据说,无论是专业技术人员还是“围观群众”,任何人告诉马斯克“这不可能”,都不可能撼动他的决心。事实上,马斯克的“太空狂想曲”一路都在挫折中成长,世界上第一枚私人建造的火箭成功进入轨道前,“猎鹰1号”经历了3次发射失败,SpaceX经费即将见底。2021年星舰原型机万米试飞“五射四败”,任何强大的心脏恐怕都难以承受接二连三的爆炸画面,媒体的负面报道铺天盖地。各种挫折,马斯克不仅挺过来了,还靠坚定的意志和感染力,让团队一次次从失败中迅速汲取教训,投入到下一次创新中。
不必循着“成王败寇”的逻辑疯狂加“滤镜”,“狂人”马斯克身上的争议从未消退。比如“星链”项目军事化与武器化运用的合法性问题;星舰项目曾遭到当地环保人士的强烈反对;商业伙伴对马斯克的抱怨投诉也充斥媒体版面……能否从极客到侠客,既要听其言更要观其行。只不过,当我们尝试向他的内心宇宙探索,穿透各种物质因素,会发现马斯克强大内驱力:足够的远见、坚韧的意志,“虽千万人吾往矣”的勇气,以及改变世界的野心与信念。
今天的世界缺这样的人吗?缺。
一支穿云“舰”,千军万马来相见。希望“星舰”的大胆尝试,能吸引更多有生力量投身航天事业,点燃更多人“变不可能为可能”的激情。但是别忘了,钢铁侠史塔克想给地球穿上“盔甲”,几乎导致地球毁灭,包括马斯克在内,我们都要记住蜘蛛侠被传授的智慧:“能力越大,责任越大。”
星舰进化史:从马斯克的“天马行空”到目标火星的最强火箭
2012年,SpaceX创始人马斯克首次提到“火星殖民运输者”火箭的概念,如今,SpaceX星舰已经成为超越土星五号的最强火箭。
《自然》:星舰搬运能力强成本更低,有助实现新型太空科研
SpaceX“星舰”整体高120米,直径9米,能够将150吨的有效载荷送入近地轨道。
SpaceX巨型火箭“星舰”或将让新型天体物理学和行星科学成为现实。
SpaceX完全可重复使用运输系统“星舰”由第一级“超重”火箭和第二级“星舰”飞船构成,整体高120米,直径9米,能够将150吨的有效载荷送入近地轨道,是其他火箭运载能力的5-10倍。如果“星舰”能够定期、安全地发射,就可以大幅降低向太空发射科学实验和望远镜的成本。
由于“星舰”比其他火箭的尺寸更大,这意味着每次飞行可以更容易地容纳更多科学研究。比如詹姆斯·韦伯太空望远镜的主镜直径6.5米,如果用“星舰”来发射,就不用再通过折叠望远镜的方式来适应火箭空间。而以前将詹姆斯·韦伯太空望远镜在发射时折叠、在太空中展开的模式让事情变得更复杂。“星舰”的大空间可以允许同时发射多个太空望远镜,组成阵列来探测宇宙。由于不用担心望远镜重量,工程师也可以使用更便宜的材料来建造望远镜。
在行星科学领域,SpaceX创始人马斯克期望建造1000枚以上的“星舰”运送生命到火星,在火星上建造一座自给自足的城市。NASA也计划用马斯克的“星舰”送人类重返月球。NASA计划首先用自己开发的太空发射系统(SLS)火箭发射宇航员前往月球,然后将宇航员转移到“星舰”上,下降到月球表面。“星舰”可以在月球轨道上补充燃料,往返月球表面。
据《自然》报道,本次飞行将使“星舰”成为有史以来离开地表的最强火箭。不过研究人员也表示,要证明“星舰”的价值还有很长的路要走。“即使这次试飞完全成功,还有很多事情需要证明。”美国马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密森天体物理中心天体物理学家乔纳森·麦克道尔(JonathanMcDowell)表示,其中包括演示“星舰”在发射后可以飞回地球,并在未来的任务中重新使用。
“星舰”轨道级首飞测试并不打算验证重复使用能力。从美国得克萨斯州南部升空后,“星舰”将进入地球轨道,向东飞行,“超重”火箭助推器会落入墨西哥湾,剩下“星舰”飞船独自飞越大西洋、非洲南端和印度洋,最后在夏威夷附近的太平洋溅落。