「星艦」又炸了
當地時間11月18日早8點3分，美國太空探索技術公司SpaceX的新型運載火箭「星艦」於德克薩斯州博卡奇卡基地完成了第二次無人飛行測試。所有33台超重型猛禽發動機均正常工作，一二級火箭成功分離。但第一級助推器分離後不久在空中爆炸解體。第二級飛船則在升空8分鐘後於高度148公里處失聯，SpaceX表示，其已於升空10分鐘後觸發自毀系統。
「星艦」曾於今年4月20日首次測試飛行，升空後4分鐘以解體爆炸告終。當時的視頻回放可見，33台並聯發動機中的6台連續出現異常關機，一二級火箭也沒能成功分離。相較於首飛，「星艦」此次試飛首次實現了33台發動機並聯，以及一種新的級間分離方式。國際宇航聯空間運輸委員會副主席楊宇光對《中國新聞周刊》稱，33台並聯成功只是表象，以「星艦」為重要技術環節的美國登月計劃或將迎來重大變化。
33台猛禽發動機成功實現並聯
美國當地時間11月18日晚，博卡奇卡基地控制中心多次陷入沸騰。SpaceX直播顯示，SpaceX執行長埃隆·馬斯克早早來到控制中心觀看發射，不時與周圍同事交流。在倒計時還有40秒時，「星艦」發射一度停滯，控制中心內觀看人群有些騷動。SpaceX直播間主持人兼工程師約翰·因斯普魯克立刻表示，這是發射計劃內的「小意外」。大約一兩分鐘後發射將繼續。在距離發射還有30秒時，就已經有人開始忍不住高喊倒計時。隨後，「星艦」底部朝六個方向噴出橙色火光。第二次測試飛行正式開始。
發射升空約2分45秒，第二級飛船啟動6台猛禽發動機，並與第一級重型助推器分離。級間熱分離是「星艦」此次首度推出的分離方案，這次測試中進行了成功驗證。「星艦」發射升空約3分20秒，重型助推器在墨西哥灣上空爆炸。「星艦」則繼續飛行，在高度達到148公里，速度達到24124公里/小時後，直播畫面的數據就停止了更新。「星艦」發射升空約11分30秒，SpaceX宣布確認「星艦」未能按計劃飛行。隨後因斯普魯克在直播間證實， 「星艦」已被迫觸發其自毀系統。
「星艦」發射直播經歷各種意外已是家常便飯。此前的11月15日，美國聯邦航空管理局（FAA）批准了「星艦」的第二次試飛。SpaceX同日宣布將於當地時間11月17日8點執行發射。但馬斯克隨後在社交平台X上表示，由於需要更換格柵翅執行器，「星艦」發射被推遲至18日。格柵翅執行器是火箭助推器回收的重要部件之一。得知此消息後的眾多航天愛好者在X上發文稱，「不出意外的話，又出意外了」。
11月18日，「星艦」第二次發射測試。圖/視覺中國
SpaceX官網顯示，本次試飛飛船未計劃進入近地軌道，只是繞地球飛行約3/4圈，並計劃演示一二級火箭的分別回收。第一級助推器將在分離後墜落墨西哥灣，第二級飛船再入大氣層後將以類似太空梭的姿態返回，降落夏威夷附近的太平洋海域。此舉也是為了避免讓飛船在發動機點火失利的情況下變成環繞地球的「巨型太空垃圾」。由於太空飛行器試飛後普遍選擇降落在海里，航天愛好者們稱太空飛行器入海為「炸魚」，一級助推器入海「炸小魚」，二級飛船入海「炸大魚」。
由於「炸魚」行為，SpaceX每次發射還要獲得美國魚類及野生動物管理局（FWS）等機構的批准。馬斯克9月曾在X上表示，FAA審批相對順利，最讓他頭疼的是FWS的審批，他「甚至想為此去辦個釣魚證」。不過，SpaceX在11月16日及時拿到了FWS的批准證書。
中國科學院國家空間科學中心研究員周炳紅對《中國新聞周刊》說，「星艦」首飛僅正常工作了62秒，多項試驗未能完成，此次試飛的計劃飛行任務基本完成，飛船首次到達了太空，但回收目標沒有實現。最大的進展首先在於，一級助推器33台猛禽發動機成功實現並聯，打破了蘇聯N1火箭的30台發動機並聯的記錄，後者從未同步正常工作過；其次是實現了一二級熱分離。
星艦33台猛禽發動機並聯運轉。圖/視覺中國
據SpaceX官網信息，本次試飛最主要的變化是首次採用級間熱分離方式，即「星艦」的二級飛船在還未與一級助推器分離時，就點燃發動機，避免失去推力。SpaceX在直播中表示，熱分離具有載荷入軌優勢，能增加大約10%的運載能力。除了級間熱分離系統外，本次試飛還推出了用於超重型猛禽發動機的新控制系統，加固了發射台、安裝了水冷鋼製火焰偏轉器，以及許多其他改進措施。馬斯克9月曾表示，自4月份首飛以來，SpaceX對「星艦」進行了1000多次修改，今年對「星艦」項目的投資可能會達到30億美元。
楊宇光則認為，本次試飛「進展很大，問題不少」。現場只能看到33台發動機從發射直到一二級分離始終「都在工作」，但是不是始終正常工作，這還要等SpaceX後續的發布。從一分離就爆炸的現象來看，一級助推器還剩餘很多推進劑，本來要制動、掉頭，演示回收技術，但發動機重啟出現了問題，造成分離後迅速爆炸。理論上，一二級的分離點距地面50～60公里高，那裡大氣已經非常稀薄，環境干擾很小。考慮到多發動機並聯的動力學複雜性，不能排除一級的震動對二級的破壞埋下隱患的可能性。因此，還不能斷言已經完全實現了這一併聯技術。
楊宇光表示，熱分離也存在技術問題。「星艦」在熱分離時，一級助推器會被二級的火焰直接吹襲，可能影響箭體的復用。這一過程一二級之間若配合不好，可能形成相對速度，導致火箭的機械撕裂與損傷。SpaceX在直播中也提到，助推器很有可能會對第二級發動機造成損害，因此，此次測試需要驗證火箭箭體是否能夠承受這種分離方式。
周炳紅認為，海洋打撈火箭殘骸費時費力，因此不是SpaceX的優先目標，其主要通過系統反饋數據進行分析，而具體故障原因要等後續官方發布。SpaceX在18日的直播中也表示，其不打算從超重型助推器或飛船上回收任何硬體。但此次發射任務的首要目的是獲得遙測和地面數據，特別是關於飛船再入大氣層期間的溫度以及隔熱罩性能等。SpaceX希望在多次飛行測試中收集儘可能多的數據。
或影響登月計劃
SpaceX官網顯示，「星艦」是SpaceX研發的可重複利用重型運載火箭，該火箭分為兩級，一級為「超重型助推器」，並聯安裝33台「猛禽」液氧甲烷發動機；第二級為擁有6台猛禽發動機的飛船，也即「星艦」本體。「星艦」近地軌道最大運載能力為250噸，可回收狀態下為150噸。
SpaceX聯合美國國家航空航天局（NASA）於2019年發布登月計劃，預計在2024實現環月飛行，2025年實現登月所需的人類著陸系統測試，這一計劃被稱為「阿爾忒彌斯計劃」。在該計劃中，太空發射系統（SLS）火箭、「獵戶座」飛船、登月版「星艦」是不可或缺的三個部分。前二者已經完成研發，SLS已於去年11月順利完成首次試飛，它將承擔運送航天員前往太空的任務。登月版「星艦」的任務則是與月球「門戶」空間站對接，運送航天員執行登月任務。該任務成功的前提是實現「星艦」的廉價運作、快速部署和高度可靠回收復用，這構成了「星艦」項目的核心挑戰。
周炳紅預測，原計劃在2024實現的環月飛行、2025年實現的登月日程已經非常緊迫，可能SpaceX在4～6個月後就要進行下一次「星艦」試飛。楊宇光則認為，下一次試飛時間很難說，就目前「星艦」的表現看來，如果一直堅持現有技術路線，2025年登月計劃大機率要擱淺了。此次暴露的各種問題很可能造成之前生產的幾百台猛禽發動機全部報廢，重新設計製造的時間成本巨大。
楊宇光指出，目前「星艦」的表現與登月計劃的要求差距很大，首先它還沒成功入軌，其次沒有實現兩級回收和再發射。最關鍵的是，在這兩步基礎上還要實現燃料的在軌加註。到目前為止，沒有低溫推進劑能夠在軌儲存非常長的時間，後續需克服的技術難題還有很多。
即便如此，包括路透社在內的多媒體在發射後表示，「星艦」已經創下歷史。SpaceX在直播中稱，「星艦」是世界上最強大的運載火箭，它的推力大約是土星5號火箭的兩倍，隨著未來發動機的升級，它的推力將增加三倍。這些改動將使其能夠將150～250噸的貨物送入軌道。對比「獵鷹9號」，迄今為止最重的有效載荷約為17噸。有效載荷決定了未來航天運輸和星際移民的效率。為提升有效載荷，「星艦」無疑是同類火箭中塊頭最大的，僅一級助推器就有70米高，與完全集成的「獵鷹9號」高度相同。二級飛船的高度堪比自由女神像，而箭體總高度和電影中怪獸哥斯拉的高度相當。
楊宇光認為不能以個頭和現有技術進行排名。單論技術的話，「星艦」用的技術非常先進，但它沒有成功發射過。成功發射的火箭中，從有效載荷也就是近地軌道能力來看，保持「人類最大運載火箭」稱號的是冷戰期間用於「阿波羅」登月計劃的美國土星5號火箭，具備約130噸有效載荷，但起飛推力遠遠小於「星艦」。第二名是蘇聯的「能源號」火箭，它的有效載荷大概是100噸。第三就是美國現役的SLS火箭，有效載荷95噸左右。承載「星鏈」計劃的「獵鷹」重型火箭，近地軌道能力大概是60多噸，屈居第四。
楊宇光進一步指出，高性能低造價是「星艦」的優勢。SLS一級火箭用了4台發動機，每台價值1億美元。而馬斯克曾公開表示猛禽發動機的造價為一台25萬美元，業內人士分析稱，保守估計實際市場價格是200萬美元左右，總造價依然遠遠低於SLS。周炳紅認為，SpaceX財大氣粗，市場估值超過1500億美元，所以可以大膽試錯。
「星艦」二次試飛直播結束後，馬斯克在X上發帖祝賀了SpaceX團隊。許多民眾在發射場外觀看了全程。在飛船點火驚起周圍鳥群的瞬間，以及升空後熱分離成功的瞬間，人群都爆發出激烈的歡呼，互相擁抱碰杯。
作者：周遊
編輯：杜瑋