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[猎奇]“星舰”又掉了！人类实现飞天梦真有那么难？[17P] [复制链接]

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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2023-11-27

— 本帖被 xgch 执行加亮操作(2023-11-27) —

神话传说里，嫦娥飞上月球只需一包药。而在现实世界，纵然你拥有再多的钱，纵然你能召集全世界所有充满理想和豪情的科学家，也不见得能顺利离开地球。
就在18日，马斯克的“星舰”又一次在发射中掉下来了。
虽然世人都知道失败是成功之母，但是对“星舰”来说，不知道失败这个词背后，折叠了多少人日夜的辛劳。
此次发射又遭遇了哪些问题？马斯克执着于飞天梦的“星舰”背后，人类的重载火箭飞行技术究竟发展到了哪种程度？未来老马的登月梦，是否就要变成噩梦了？

（二次发射的点火阶段）

再次坠落

18日早上的发射流程还是很顺利的，点火、发动机工作、助推上升，一气呵成般的行云流水。
火箭升空大约快要3分钟的时候，到达指定高度后的一级助推器分离，二级助推器开始接力工作，继续推动火箭以更快的速度脱离地球引力的束缚。
大约又过了40秒，已完成使命成功分离的助推器在预定空域爆炸掉落。此时的“星舰”距离地面已经接近150公里，它的速度达到了每小时24124公里。

（远距离看到的二次发射）

本来整个发射过程，SpaceX公司是实时直播的，但在助推器分离爆炸后不久，直播的画面就被切断。
又过了大约8分钟左右，消息得到确认“星舰”并没有按照计划飞升，其本身在到达一定高度后，自毁装置被启动从而爆炸。
从发射升空到失败，整个过程大约持续了11分钟左右。有媒体报道称，虽然失败，但是这一次的“星舰”总算是脱离了地球到达了太空。不过随后又有媒体指出，“星舰”还没有完全到达太空，是在快要接近的区域内自爆的。

对这个时代的公众来说，火箭发射失败还是很少见的事。但实际在上世纪的美苏太空竞赛期间，类似的发射失败几乎是家常便饭。苏联当年在探索金星的时候，有时候在一年内能连续遭遇几次失败。
“星舰”此次在发射之前，原本在经过联邦航空管理局的批准后，先期确定的发射时间是17日的早上。后来马斯克表示火箭需要更换助推器的一个部件——格栅翅执行器，所以往后延迟一天发射。
当时马斯克宣布这条消息时，网友就调侃说不出意外的又发生意外了。谁想到这一天间隔的时间，网友的“乌鸦嘴”还真就准了。

从现在公布的消息来看，一级火箭的工作和分离是正常的，有报道说是二级火箭在后来的飞行中发生了故障，也有说是“星舰”系统本身发生了问题。这也就是部分媒体中提到的“接近太空”和已“到达太空”的两点不同之处了。
至于究竟是在哪个阶段出现了问题，接下来就是科研人员的复盘和调查了。让马斯克头大的不仅只是这次失败，还有前几个月的失败。

第一次发射就掉落了

首次发射是在今年的4月20日。相比于这一次，上次火箭升空后的时间更短，只持续了大约两分半钟，火箭就开始失衡并最终解体爆炸。

（4月份第一次发射后的解体爆炸画面）

第一次的问题，是一级火箭的多台发动机工作不正常。虽然失败，不过星舰本身的多项指标，还是刷新了航天器的运载记录。
火箭整体的高度达到了120米左右，直径更是达到了9米。所以大众从远距离拍摄的照片中，看到它很细小，实际上它长得“膀大腰圆”。
要推动这么一个庞然大物脱离地球引力，就需要强大的推力。它的第一级火箭又叫“超重型助推器”，它的推力也就是马力可以达到7590吨，这比50多年前登月时所用的土星5号火箭的推力还要大两倍多。
第二级火箭类似于助推器又像是飞船，它的推力为1500吨。第一次发射的时候，火箭整体使用了36台超重型猛禽发动机，此外还有3台真空推力的发动机一同工作。它所使用的燃料为液氧甲烷。

首次发射的计划，原本是第一级火箭分离后不回收坠海，“星舰”整体则绕地球飞行，而后重返大气层，以航天飞机的模式被地面回收。
然而第一次发射失败，等于此前的计划一个都未曾实现。因此从4月到现在，SpaceX的科研人员并没有停止检查和改进的脚步。1000多次的修改，是此前马斯克公开说的。
很显然，经过几个月的改进后，原本第二次的发射也是信心满满。尤其是在18日当天火箭刚升空的时候，此次所用的33台发动机工作都是正常的。

（“星舰”表面局部隔热层的特写）

按照这次的发射计划，“星舰”在升空后，于地球轨道绕飞四分之三圈，一二级的火箭分别回收。一级火箭分离后掉落的海域是墨西哥湾，二级飞船是像航天器那样返航降落，原定的降落区域是夏威夷附近的海域。
马斯克这么做，旨在减少太空垃圾，以自身SpaceX公司的行为做出一种表率来。由于航天器坠海可能会影响到海里的生物，而且计划坠落的区域又在美国的领海内，因此公司需要获得鱼类及野生动物管理局的批准。
为此还在9月份的时候，马斯克就表示这项申请不太顺利，他甚至还想过要专门去为此办个钓鱼证。好在最后一刻，公司获得了批准申请。

可惜火箭再次发射失败，一级火箭倒是掉落在指定海域。二级飞船由于自毁，其产生的大量碎片，要么可能留在了近地轨道，要么坠落掉在了某片海域，要么就是在掉落过程中与大气层摩擦而焚毁殆尽了。
虽然此次发射又失败了，不过33台发动机一同工作，还是打破了航天器领域的记录。此前，这种多台发动机并联工作的模式，只有苏联时代的N1火箭达到过，而且后者还一直未曾正常工作过。
除此之外，相比于4月份的发射，这次的发射火箭首次实现了一二级的成功分离。能够达到这样的成就，对马斯克这样一家私营企业来说也确实不容易，毕竟这全都是用钱砸出来的。单单这一年，整个“星舰”试飞发射投入的资金，就已经超过30亿美元了。

可即便再有钱，只要是研究航天领域，几下就能“烧”出去更多。而马斯克的计划，还不仅仅只是发射绕地飞行的“星舰”。

老马的终极目标

两次“星舰”发射失败，但从整体来看，这本就属于试飞阶段。最终要试验的，是“星舰”飞船本身的回收功能。
按照马斯克多年来的计划，最重要实现的是登月以及更远时代的登陆火星。为了实现这一目标，此前SpaceX和NASA已宣布施行合作。
原来的计划，是在2024年就能实现飞船的绕月飞行，并将飞船成功回收。之后到2025年，测试人类最终着陆月球的系统。

（想象中的星舰飞往火星）

按照该计划，无论是发射升空所需要的火箭，还是朝着月球飞行的推进飞船，以及最终在月球登陆的星舰，任何一个环节都要万无一失，不能出现问题。
从目前的进度来看，火箭已经前往月球的飞船已经研制成功，只有在未来着陆月球的星舰本身，因为两次试飞的失败，以至于变成了未知状态。
接下来是继续进行试飞，还是改进，目前还不得而知。但从整体来看，由于现在出现的一系列故障，要是坚持原有的计划和设计路线，此前的计划可能就要推迟了。

因为不管是解决问题，还是重新制造报发动机，这都需要时间和巨大的成本。最为关键的是，“星舰”本身的两次试飞都失败，说明前期的问题就不少，即便在下一次的试飞中成功，要继续推进计划，未来可能还会有各种想不到的麻烦。
所以，纵然马斯克再有钱，也做不到能马上实现所有的梦想。就单单以一台猛禽发动机的价值来算，一台的价值就在1亿美元左右。
不过也有人觉得，马斯克有的是钱，其SpaceX公司的市值早已超过了1500亿美元，所以小小的失败几次也不算什么。

话虽如此，可在航天领域，本来就是做的越多，失败的几率也越大。纵然是马斯克，他也希望下一次看到的是好消息。
那么，这其中的难点又是什么呢？

重载火箭之梦

从理论上来说，地球本身有巨大的引力，人类的飞行器要脱离地球，就得有强大的推力持续稳定工作才行。所以从本质上来看，无论是飞天还是登月，首先要解决的就是发动机的推力问题。
多年以来，无论是美国、俄罗斯还是我国，都在持续规划和研制重载火箭。既要推力大，还要载重多。

SpaceX所使用的重载火箭，它的推力超过了早年的土星5号。因为是组合推力系统，其推力超过了7500吨，所以能轻松将100吨的负重轻松送入太空。
在俄罗斯方面，还在苏联时期就研制过N1重载火箭，只是进展不顺利，先后4次的失败让这一项目最终黯然离场。
到了俄罗斯时期，先后研制过“安加拉-100”、“罗斯M”、“叶尼塞”三个重载火箭的项目。但是多年来前后的进展都不理想，前两个项目都已落空，第三个目前还在研发阶段，未来的目标是载荷超过80吨，并达到100吨以上。

（中美俄三国的火箭系列）

目前，我国长征五号系列，其运载能力为25吨，是现有的载荷能力最重的火箭系列。从2018年开始，我国开始研发新一系列的长征九号重载火箭。
新系列的重载火箭，起飞推力将达到4000吨，近地轨道的载荷能力将达到140吨。2028年，预计将进行首次的发射。

结语

随着“星舰”发射的第二次失败，科研人员又该去寻找问题出现在哪里了。各个大国都在这一领域持续研发，而近地轨道的载荷能力，达到50吨甚至更高，才被认为是重载火箭。
然而载荷能力每增加1吨，火箭的发动机和推进装置，在技术上就得有一次成功的跃升。而要想完成真正的飞天梦想，最先进的航天科技打造，也确实是不容易。