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Starship 飛船測試 火星移民夢想更近一步
2020-08-07 10:00:18 來源:DeepTech深科技 編輯:
北京時間5日早晨8點,承載著埃隆·馬斯克火星移民夢想的 Starship 飛船測試原型進行了首次高度達到150米的懸停測試。這也是迄今為止,最重要的一次測試,地點在美國得克薩斯州的發射場。

在點火后,飛船原型 SN5上升到預定的150米高度,在保持高度的情況下,橫向移動到旁邊的降落區后緩慢降落,最終平穩著陸,整個過程約為一分鐘。

這個測試讓所有人興奮不已。因為在這之前,SpaceX 通知讓周邊的人都撤出,但其實直到飛船起飛前的一刻,人們也不知道它的準確點火時間。

馬斯克不止一次說過,如果太空旅行能像現在坐飛機一樣普遍,那未來文明將變得有保障。現在看來,他說這番的話的底氣越來越足,前兩天,SpaceX 剛完成了首次載人飛船的回收工作,為首次載人飛行劃下完美的句號;如今,面向未來星際旅行的宇宙飛船 Starship 也迎來了重大進展。

Starship 的里程碑

早在7月21日,馬斯克就發推特放出預告,各個團隊已經在為 SN5的首飛做準備,“將在本周晚些時候嘗試飛行”。也就是說,按照馬斯克的預期,SN5應該在上周完成首飛。在預告放出后幾天里,SpaceX 位于 Boca Chica 的基地持續吸引來眾人的關注。

但隨后一場颶風來襲,打亂了原有的節奏。不過有意思的是,單從測試角度來看,如果在極端天氣下進行試飛,在最終效果上可能更能夠測試宇宙飛船的全天候飛行能力。

盡管如此,對于 SN5這樣的原型機來說,在大風中進行飛行測試還是有諸多弊端,可能會影響飛行的關鍵測試數據,所以最終還是在颶風過后才進行點火和飛行測試。

圖 | 宇航員在太空中拍下的颶風圖片

SN5的高度相當于一棟小型建筑,搭載單臺最新的猛禽火箭發動機,點火升空后,緩緩上升到差不多50層樓高的位置,懸停一陣后,依靠一臺發動機擺動調整方向以及發動機的推力變化,緩緩下降,精準落下。

圖 | SN5起跳

自馬斯克從去年9月發布了 Starship 宇宙飛船以來,SpaceX 在相關的測試中就頻頻受阻,SpaceX 去年開始打造的數個全尺寸的 Starship 原型機不斷在測試場里被爆破。

此次起飛高度雖然僅有150米,對火箭、飛船來說,這個高度只能算是輕輕地“跳”了一下;但對 SpaceX 來說,總算是讓 Starship 在測試中成功離開地面,這邁出了巨大的一步。

按照 SpaceX 的思路,Starship 的研制節奏,就是在不斷的測試中,一點一點往前推進。

從這個角度來說,Starship 的測試工作已經正式從地面測試跨入了飛行的階段。

從現場圖片看,后續的不止一臺測試原型機已經處于組裝當中。原本 SN4在測試的時候,后續的 SN5、SN6就已經在現場進行組裝工作,準備進行后續的測試、飛行工作。事實上,按照 SpaceX 此前的安排,SN4本要進行150米的飛行,但在一次點火測試中,SN4突然發生爆炸,隨后 SN5才被抬了上來。

圖 | SN4爆炸

而在 SN5完成使命后,后續的 SN6、SN7就要繼續出場,進行進一步的測試飛行。

與此同時,SpaceX 及其承包商正在建造一個巨大的新型飛行器裝配大樓 (VAB),未來 SapceX 將開始在飛船上裝上一級助推器。

馬斯克也曾透露,下一代原型機 SN8組裝工作也正在順利進行,特點是使用了一種新型的不銹鋼合金,更重要的是,SpaceX 已經為其準備了三臺猛禽發動機。也正是在 SN5成功“起跳”基礎上,后續的原型機將有望進行高度達到20公里的亞軌道飛行測試,在那之后,進一步的入軌發射任務將提上日程。

根據馬斯克的說法,在 Starship 最終成型前,SpaceX 可能要造出20臺原型機進行測試,那么可以期待的是,Starship 未來的密集測試將會帶來一個“飛船滿天飛”的場景。

到那個時候,日常的飛行可能就不再是一個非常激動人心的大事,但也正如獵鷹9號火箭習慣了發射成功一樣,飛行的常態化更是意味著 Starship 飛船的成長。

爆炸、爆炸再爆炸

Starship 是 SpaceX 為未來星際飛行打造的新一代載人飛船,包括了底部的火箭助推器和上面的飛船,完全可重復使用的 Starship 除了能向地球軌道運送衛星,還能滿足向月球和火星運送貨物甚至載人的需求。

今年4月 SpaceX 發布了首個 Starship 手冊,提出 Starhip 最大的載人能力是將100人從地球表面送到低地球軌道,最終再送到月球甚至是火星表面。

當然了,理想很美好,現實很骨感。

SpaceX 總能給出極具科幻感的飛船效果圖,甚至包括月球登陸版的飛船圖片。這些效果圖每一次都能擊中無數人心中對宇宙飛船的美好幻想。

但事實上,這些出現在 SpaceX 工廠中的測試機,看起來更像是劣質鋼板隨便堆疊而成,甚至讓人懷疑會不會漏風。

且在真正飛起來之前,SpaceX 對一個又一個測試機進行加壓測試時,每一次看起來都沒有好結果。再夸張點說,這些大大小小的原型機總能以各種姿勢在測試中爆炸。

2019年9月,一場關于星際旅行的發布會在 SpaceX 位于得州的總部召開,當時最新的原型機 MK1正式亮相,從那時開始,一系列密度更高的測試隨即展開。

發布至今的10個月里,Starship 相關測試已經進行多輪,測試原型機也在數次測試中不斷迭代:

MK1原型機:2018年12月開始建造,2019年11月壓力測試失敗。該測試失敗也導致同期正在打造的 MK2、MK4原型機直接退役;

SN1原型機:2019年10月開始建造,2月28日的壓力測試失敗;

SN2原型機:2020年2月開始建造,在 SN1失敗后,SN2被改造用作部分部件測試,已于3月退役;

SN3原型機: 2020年3月開始建造,4月3日低溫試驗失敗。

SN4原型機:2020年4月26日首次通過低溫測試,5月29日在爆炸中完全摧毀。

一大波飛船正在靠近

一直以來,SpaceX 都在位于得克薩斯州 Boca Chica 的工廠進行相關的組裝和測試工作。

雖然 Starship 宇宙飛船承載無數人的星際飛行夢想,但這個露天的工廠像是一個巨大的加工作坊:零件散落一地,工作人員來來往往,時不時再進行一個測試,再以爆炸告終。

開放的空間讓眾多 SpaceX 愛好者有了一睹 Starship 真容的機會,甚至猛禽發動機——這個地球上性能最頂尖的液氧甲烷發動機——也能在路上悠閑地“逛街”。

時間長了,甚至有關注航天的媒體網站已經架設了長期的機位,在一些原型機組裝或測試的過程中,他們常常開啟動輒5、6個小時的視頻直播。這也就讓測試爆炸的畫面常常能被多個角度捕捉和傳播。

SpaceX 和這些外來的攝像機已經達成了很好的默契,一邊靜靜地做組裝和測試工作,另一邊就靜靜地在一旁長期蹲守。

那些在 Youtube 上更新的一個個視頻,像為全世界的觀眾留下了一個窗口,當你想看這個工廠最新近況時,總能在視頻網站上找到新鮮的畫面,里面甚至配上了盡可能詳細的講解。

最新的視頻顯示,在 SN5還未進行飛行測試的時候,后面的飛船兄弟已經就位,部分零部件已經進場,排隊準備組裝工作。

根據目前的計劃,這兩支在建的飛船被賦予的使命就不再只是進行150米高度的“跳躍”,下一步就是進行高度達到20公里的亞軌道飛行。為此,SpaceX 也已經為其備好了飛行所需的三臺猛禽發動機。

這意味著,在一年前看起來還是天馬行空的想法的宇宙飛船,已經接近航天發射的關鍵節點:入軌發射。

從前期不斷爆炸,甚至有人開始質疑 Starship 在設計上是否可行;到今天成功起飛邁出關鍵一步,SpaceX 在這個承載著馬斯克最終夢想的項目上,“在每次更新中進行一點改進”的思路還在繼續著。

就像早期獵鷹火箭前三次發射全部以爆炸告終,在那之后,SpaceX 就越走越順,如今獵鷹9號成為這個時代火箭市場上最成功的產品。Starship 在趟過了前期的坑后能不能加速前進?現在下這樣的結論肯定還是過于樂觀,但鼓舞人的地方在于,它總能給人希望。

就像 NASA 局長布里登斯坦所言,“SpaceX 非常善于飛行、測試、經歷失敗以及修復問題。”這讓 NASA 并不能忽視 Starship 的潛力。

馬斯克的終極野心:量產飛船

在 Starlink 計劃和載人發射任務飛速進行的同時,Starship 的建設也在悄然加速當中。

事實上,從2019年4月到11月,SpaceX 在的工程師和技術人員花了8個月時間,才建造出第一艘原型機 MK1。但在那之后,SpaceX 用了一個月時間組裝出了新一代原型機 SN1,而在僅僅兩周之后,另一臺 SN2就已經出現在場地內。

后來馬斯克在回憶起這件事時表示,“MK1的問題在于我沒有集中注意力,因為我還在處理特斯拉的很多事情。”在將注意力移回到 SpaceX 之后,馬斯克認為,進展不順的關鍵在于他們還沒有建立一條宇宙飛船的生產線。

今年2月下旬一個周末的凌晨,馬斯克突然在得州工廠召開全員會議,宣布將要加速推進 Starship 的制造工作。會后不到48小時,SpaceX 位于得州的工廠完成了252人的招聘工作,建設工作陡然加速。

馬斯克說,如果你只是想造出一件東西,那可以由工程團隊來完成。但如果數量更多的時候,就必須造出制造機器的機器。這也就是他所說的飛船產線。

事實上,特斯拉的量產經歷讓馬斯克獲得了不少擴大產線的經驗,他將特斯拉產能爬坡時的經驗也放到 Starship 生產線的建設當中。通過挑戰工作安排,SpaceX 的得州工廠開始了7x24小時滿負荷運轉。

要讓這樣一個超大型飛行器脫離地球引力、進入軌道、在火星著陸,然后返回地球,馬斯克當然知道這不是一蹴而就的事情。在很長時間里,馬斯克都相信,實現這一目標的唯一現實方法是通過反復試驗,不斷接近正確的設計。

“提升產量會解決許多問題,”馬斯克說,“如果生產率高,產品迭代率就高。幾乎所有的技術進展都取決于迭代次數,以及每次迭代之間所取得的進展。只有生產能力足夠強,SpaceX 才能完成更多的迭代,同時在迭代中不斷進步。”

他表示,目前 SpaceX 正試圖打造一支龐大的艦隊,讓火星適合居住,使生命遍布多個行星。要實現這一目標,SpaceX 大概需要造出1000艘飛船,每艘飛船的有效載荷甚至比土星五號更大,更重要的是可以重復使用。

SpaceX 的目標是實現每周建造一到兩艘星際飛船,并將建造成本削減至500萬美元。

關鍵詞: SN5 飛船

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