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圆满成功!星舰第四次试飞,马斯克这次真的成了

2024-06-06 23:14:43

小别 3 个月,星舰的第四飞来了!

当地时间 6 月 6 日早晨,天朗气清,墨西哥湾海岸,德克萨斯州博卡奇卡发射场,再次人声鼎沸。

发射前一切正常,倒计时没有中断地数秒到零,但接下来出了一个小小的意外:助推器 33 个猛禽发动机,其中一台没能正常点火。

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▲ 注意左下角的指示灯

不过,航天器仍然在笔直火焰中隆隆奔向天空,在雾霭和阳光间如一支巨型的穿云箭,留下见之难忘的瑰丽痕迹。

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升空后大约 2 分 50 秒,一二级成功实现热分离。

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星舰起飞百看不厌,但这已经属于常规操作,类似的场景我们在第三飞里见过,有惊无险的开头过去,真正的好戏还在后面。

这一次,星舰试飞终于经历了完整的飞行过程,实现了圆满成功。

史诗般的成就!有惊无险地实现 3 个目标

星舰系统主要分为两级:第一级,底部的超重型助推器(Super Heavy);第二级,顶部的星舰航天器(Starship)。

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第四飞的重点,是第三飞没有完成的事情——测试航天器和助推器的返航和回收能力。

或者可以概括为:不要烧毁,不要烧毁,不要烧毁。

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▲ 星舰第四飞时间表,基于官网信息,GPT-4o 翻译

第四飞比较关键的时刻有 3 个:7 分钟左右,助推器在海上软着陆;47 分钟左右,航天器克服高温再入大气层;1 小时 05 分左右,航天器最终调整姿态溅落海面。

助推器的软着陆,星舰起飞没多久就能见证。

3 分钟左右,助推器启动返航点火。为了增加成功率,4 分钟左右,助推器在返航时抛弃了热分离环,减少在飞行最后阶段的质量。

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此前的三次试飞中,助推器都以爆炸结尾,没能善终,但这一次是例外,7 分 30 秒左右,助推器终于首次降落在了海面,直播现场人群都沸腾了。

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助推器成功着陆了海面,也就意味着离发射场回收更进一步。用昵称为「筷子」的机械臂捕获助推器的科幻场景,可能真的变成现实。

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▲ 模拟视频,发射台使用特殊机械臂「筷子」捕获助推器

接下来的看点,是航天器受控再入大气层,沿用之前的飞行轨迹,计划溅落在印度洋。

最理想的情况是,航天器再入大气层时成功承受住上千摄氏度的极端高温,最终在受控的位置执行海面着陆,但也可能像第三飞时那样,在这个阶段失联和损毁。

我们看到的过程有些跌跌撞撞,好像某段代码虽然有 bug,但最终能运行。

航天器经历了漫长滑行,缓慢地️减速,一路「火花带闪电」,隔热瓦看起来摇摇欲坠,也让人担心是不是就在解体的边缘。

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不过,这样难得的「宇航员视角」画面,平时确实也难得一见。

中途还中断了几次直播,就算恢复了也糊成一片,靠星链提供信号。但有惊无险是这次试飞的主旋律。

连主持人都在开玩笑说,让我们看看航天器最终还能剩下多少。但从结果来看,航天器的姿态还是改成了垂直,并成功溅落海面。

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现场欢呼声一片,涌起了开香槟的氛围。SpaceX 也立刻发文确认:第四次试飞圆满完成。

马斯克也祝贺了 SpaceX 团队:「尽管损失了许多瓷砖并损坏了襟翼,星舰仍然成功在海洋中软着陆!恭喜 @SpaceX 团队取得史诗般的成就!」

可以说,第四飞又闯过了一次鬼门关。

为什么再入大气层和回收对星舰这么重要?

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如果说第三飞完成了进入轨道的目标,第四飞更加接近星舰的终极目标——让火箭可完全重复使用,从而用来降低成本,实现航天飞行商业化。

马斯克认为,这是实现火星移民和其他太空探索所需的关键技术突破。如果火箭完全可重复使用,那么每次发射的成本主要就在于燃料。

只有第四飞的目标实现了,再入大气层成了,受控海面溅落稳了,才能谈软着陆回收,乃至火箭的完全可回收和复用。

圆满的第四飞,站在前三飞的肩膀上

再来快速回顾一下星舰前三次试飞——

炸了!马斯克的星舰首飞失败

马斯克的星舰又炸了,但有两个好消息

马斯克的星舰第三次试飞,距离成功最近的一次

将几次试飞连起来看,才能明白走到第四飞是相当不容易的事情,每一次都有进步,每一次都飞得更高更远。

2023 年 4 月的首飞,多台发动机不正常,一二级未成功分离,升空 4 分钟就变成了火球。

2023 年 11 月的第二飞,发动机全部正常点火,升空 2 分 40 秒左右,一二级首次尝试热分离便成功,但随后一级爆炸,二级继续飞行一段时间后自毁。

▲ 三次试飞的对比图

前两次直播草草结束,2024 年 3 月的第三飞直播,延续了近一个小时,完成了几个第一。

  • 星舰成功达到了轨道速度;
  • 首次让航天器从太空返回地球大气层;
  • 首次在太空中打开和关闭星舰有效载荷门;
  • 首次进行推进剂转移演示,为未来一艘星舰给另一艘加注推进剂提供了宝贵的数据……

然而,第三飞的回收和再入大气层并不成功。

助推器应当溅落在墨西哥湾,但在尝试返航着陆时发生「快速非计划解体」,在大约 462 米的高度结束飞行。

航天器也在返回地球大气层时信号中断并失去踪迹,可能燃烧或者解体。

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▲ 第三飞航天器返回地球大气层的场景

SpaceX 事后分析,失败原因包括助推器发动机过滤器堵塞、航天器滑行阶段姿态控制出了问题……

尽管如此,第三飞的完成度已经很高了,总体可以打个 80 分。

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▲ 星舰第四飞的助推器和航天器详解图. 图片来自:X@BingoBoca.

为了第四飞,SpaceX 吸取了第三飞的经验教训,进行了多次软硬件升级和操作变更,包括完善航天器的隔热罩和侧滚控制,以及在助推返航后放弃助推器的热分离环。

但也只有真正起效了,就像我们在直播中看到的那样,SpaceX 才能确信,这些改进是有用的。也是因为这样,星舰的每次试飞都有看点。

从实操里快速得到经验和教训,然后每一次都做得更好,这是 SpaceX 开发星舰的方式。技术不会沉默着进步,一点一滴都是火光和轰鸣的修行。

让地球生命前往多行星,星舰的目标依然很艰巨

星舰的第四飞是圆满了,但对于 SpaceX 来说,这只是一个需要完成的小目标,一个更接近蓝图的测试发射。

星舰是人类史上体积最大、推力最强的运载火箭,也是第一个被设计为可完全重复使用的火箭。

最终,星舰应当搭载人类进行长时间的星际飞行,实现火星梦、行星梦、恒星梦,飞出个未来。

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然而直到目前,SpaceX 还在努力证明,没有载人的情况下,星舰可以在地球表面和近地轨道之间实现可靠的飞行和回收。

6 月 1 日,日本亿万富豪前泽友作宣布取消和 SpaceX 合作的「dearMoon Project」载人环月之旅,又侧面反映了星舰开发的漫长、艰难和不确定性。

未来,星舰的任务还有卫星部署、星际运输、低地球轨道以外的在轨加注,才能将人类送到月球和火星以及更远的地方,NASA 的阿耳忒弥斯登月计划也包括其中。

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▲ 多代星舰

而且,目前参与试飞的都是星舰 1.0,之前马斯克在直播里剧透,高度更高、推力更猛的星舰 2.0 将要来了,甚至星舰 3.0 也在计划中。星舰的第二座发射台也已经开建。

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▲ SpaceX 的目标是开发让生命在多行星上生存所需的技术

地球轨道只是阶段性任务,星舰的终点应该是星辰大海。

马斯克曾说,如果以文字论文明短长,5500 年前诞生了原始的楔形文字,相较地球存在的 45 亿年,和宇宙存在的 138 亿年,人类文明不过一眨眼,像黑暗里微弱的蜡烛。

正因此,我们应当在人类文明尚且强大的时候,保护地球上稀薄的生命意识,将它扩展到火星,然后扩展到太阳系和其他星系,发展出一个多行星文明,甚至多恒星文明,在星际间自如穿梭。

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这让人想起俄罗斯火箭科学家齐奥尔科夫斯基的一句名言:「地球是人类的摇篮,但人不可能永远生活在摇篮里。」

直播的最后,主持人都激动得无话可说,连连感叹「What A Day」,多么美好的一天。

人类热切地在群星之间探索,多半徒劳无功,但偶尔也能成功。虽遇险,终能不陷不困。只要有耐心,前途光明亨通。

尽管我们时常忧心忡忡,但头顶星空,仍有一些美好和残酷的冒险能够激励我们,我们所拥有的不只是现在,我们可以为自己是人类的一部分而自豪。

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