德克萨斯州的天空从未见过如此壮观的火球。
4月20日上午 8:30 刚过,在德克萨斯州最南端,SpaceX 的星舰发射系统——有史以来最大、最强大的火箭——轰鸣着启动,在里程碑式的发射中升入墨西哥湾上空。短暂的几分钟里,星舰及其彻底改变太空访问的目标似乎进展顺利,但严酷的火箭技术现实很快显现,异常情况导致这艘巨大的运载火箭在火球中解体。
SpaceX 工程师 John Insprucker 在发射直播评论中说:“星舰为这次真正令人难以置信的测试画上了一个相当壮观的句号。”
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尽管结局突然,但公司和行业观察家都不认为这次飞行是失败。这是因为航天史上充斥着从试飞期间的爆炸性错误中吸取教训,最终实现目标的计划。
华盛顿特区国家航空航天博物馆的科学史学家 Teasel Muir-Harmony 说:“对于这类测试,成功和失败的方式有很多种。”
星舰是 SpaceX 将人类送上月球和火星梦想的核心,并且还旨在运送无数游客——以及数千颗公司的 星链互联网卫星——进入轨道。因此,每次测试都是一场高风险的尝试。
该发射系统由 164 英尺高的导弹状星舰飞船和它所坐落的 226 英尺高的超重型助推器组成。这两个组件都设计为可重复使用,SpaceX 希望最终在轨道上为星舰的燃料箱加注燃料,以便为更具冒险性的航程提供动力。
星舰和超重型助推器都曾之前飞行过,但今天的飞行标志着它们首次作为一个整体发射。在飞行过程中,超重型助推器的 33 个发动机中的大部分——虽然显然不是全部——成功点火了几分钟。(在直播期间,SpaceX 工程师 Kate Tice 说,似乎有三个发动机没有点火,但没有提供有关该问题的任何细节;火箭上升过程中的视频表明,最多有五个发动机处于非活动状态。)
仅这一点就是一项壮举,因为以前从未有火箭携带如此多的发动机。“你有非常多的火箭发动机并行点火,所有发动机同时顺利运行是不太可能的,”马萨诸塞理工学院的太空推进专家 Paulo Lozano 在试飞前告诉《大众科学》。“所有这些发动机都将在材料可以承受的极限下工作,”他补充道。
尽管起飞顺利,但在级分离时出现了一些问题,当时两个飞行器本应分离,以便星舰继续进行一个小时的飞行,最终降落在夏威夷附近的海域。然而,超重型助推器和星舰无法分离。结果,整个组合体失控旋转,并在达到约 24 英里(39 公里)的最大高度后解体。
Insprucker 在直播中说:“星舰刚刚经历了我们所说的快速非计划拆解,或 RUD,在上升过程中。”
尽管这次飞行只持续了几分钟,但对于这家私营航天公司来说,这是一个关键的里程碑,该公司现在拥有大量数据,可以用来微调飞行器,并希望确保下一次飞行持续更长时间并飞得更高。
太空分析师兼太空咨询公司 Astralytical 的执行董事 Laura Forczyk 说:“我们应该预料到全新火箭的失败。” “SpaceX 将从其错误中吸取教训,希望一旦第一次试飞离开地面,他们获得改进下一次所需的数据,我们就会看到更快的迭代。”
她说,她预计今年全年都会看到试飞继续进行,星舰将在今年或明年开始发射真正的有效载荷。
这些有效载荷中将包括大量 SpaceX 自己的星链互联网卫星,自 2019 年首次发射 60 颗运行卫星以来,这些卫星已在轨道上激增。今年早些时候,SpaceX 开始发射一种新型、更大的星链卫星,这是更大、2000 公斤版本的先兆,这些版本将依赖星舰进行发射。
科学家们也渴望搭乘星舰。由于其巨大的运载能力,该飞行器将能够将更大、更重的仪器发射到更遥远的目的地。如果 SpaceX 实现其可重复使用目标,此类航行可能会以更低的价格实现。
NASA 艾姆斯研究中心的行星科学家 Jennifer Heldmann 说:“这只是一种改变范式的能力,我认为行星科学界还没有完全理解它。”
她设想了一个世界,在那个世界里,由于星舰更大的容量,科学家们不再需要努力缩小他们的仪器或确保每个仪器都完美地工作。“这为更多的飞行、更多的仪器、更多的有效载荷能够升空打开了可能性,而且重要的是,我认为,更多的人能够参与这些类型的任务,”她说。
外行星——木星、土星、天王星和海王星——将变得更容易到达,并且建造和测试大型望远镜(如詹姆斯·韦伯太空望远镜,它在太空展开过程中经历了为期两周的惊险过程)可能会变得更加简单,她补充道。
最终,星舰也将运送人类,SpaceX 已经售出了三次该飞行器的载人飞行。第一次将搭载亿万富翁贾里德·艾萨克曼,他于 2021 年底与三名机组人员乘坐 SpaceX 龙飞船绕地球轨道飞行。之后的两次飞行将以月球为目标。一次将搭载日本亿万富翁前泽友作和八位艺术家乘客,另一次将运送世界首位太空游客丹尼斯·蒂托(Dennis Tito),他于 2001 年访问了国际空间站,以及蒂托的配偶。
这些飞行距离发射台还有很长的路要走。SpaceX 目前的主力火箭猎鹰 9 号在宇航员于 2020 年首次登上之前,花了十年时间才仅运送货物。“我们需要看到星舰在没有机组人员的情况下成功发射几次,然后才能期望看到机组人员登机,”Forczyk 说。“当你要发射人员时,有很多事情岌岌可危。”
但 NASA 依赖 SpaceX 在短短几年内准备好用于载人的星舰。该机构选择了一种改进版的星舰,最早将于 2025 年在名为“阿耳忒弥斯 III”的任务中将宇航员运送到月球表面,这可能是自 1970 年代初期以来人类首次登上月球。这些宇航员将乘坐 NASA 的猎户座飞船从太空发射系统火箭顶部发射升空,该火箭于 2022 年 11 月进行了首次飞行,然后在绕月飞行时转移到轨道燃料加注的星舰月球着陆器。
JustSpace Alliance 的联合创始人 Erika Nesvold 说:“如果星舰成功,并且一切都按计划进行,那么我们将看到它让下一批人类登上月球。”JustSpace Alliance 倡导在太空实现更符合道德的未来。“因为它是阿耳忒弥斯计划如此重要的一个方面,我认为成功的发射是保持所有这一切步入正轨的关键,”Nesvold 说。
SpaceX 希望看到星舰有一天也能将人类运送到比月球更远的地方。创始人埃隆·马斯克长期以来一直吹捧星舰是他计划的核心,他的计划是让“人类成为星际物种”,方法是在火星上建立据点。但这些计划仍然是星舰议程上最遥远的项目,而且它们与许多其他私人太空飞行梦想一样,引发了人们对地外财产和劳动权利的严重担忧,以及其他问题,Nesvold 说。
即使在地球上,SpaceX 的雄心壮志也面临着反对,无论是来自天文学家对公司星链卫星造成的光污染的担忧,还是来自居住在星基地附近的人们的反对,该公司将其星舰发射场称为星基地,该发射场位于美国-墨西哥边境汇入墨西哥湾的地方附近。居民们一直在反对 SpaceX 关闭公共海滩,抗议他们认为该公司的火箭技术对附近野生动物保护区构成的威胁,并辩称星舰为当地带来经济利益的潜力被夸大了。
Sierra Club 在布朗斯维尔(德克萨斯州最接近星基地的城市,距离约 25 英里)的组织者 Emma Guevara 说:“每个人都愿意为了他们认为的进步而牺牲你和你的家园,这感觉不太好,但我认为这只是一群从小看太多《星球大战》的呆子。”
她说,在她的社区,五分之一的儿童面临食物无保障,而且大多数人无法获得医疗保健。与此同时,马斯克通常将他的火星梦想描绘成在地球发生灾难时建立文明备份计划的必要前哨站。
Guevara 在星舰发射前谈到成功发射的意义时说:“我猜这对可能乘坐这枚火箭的富人来说是一场胜利,”她指出她担心它会在发射台上爆炸。但她不认为她所在社区的命运会随着星舰而腾飞。“听起来这里没有人会去火星,”她说。
编者注(2023 年 4 月 20 日):此报道在发布后进行了更新,添加了更多引言和信息。