SpaceX的星艦又炸煙花了，但每一次失敗都離成功更近一步? 【經緯低調出品】
時間：23-04-21 來源：經緯創投
SpaceX的星艦又炸煙花了，但每一次失敗都離成功更近一步
【經緯低調出品】
一鴿再鴿無數次后，北京時間4月20日，馬斯克的星艦原型機SN24終于從得克薩斯州博卡奇卡海灘的星艦基地發射。
作為一種完全可重復使用的運輸系統，星艦主要由高69米的第一級Super Heavy助推器（例如B7）與第二級Starship星際飛船（例如SN24）兩級組成，兩者組合總高度達到近120米，有效載荷能力達到150公噸，是世界上有史以來最高、最強的運載火箭。這還是馬斯克實現火星夢想道路上的重要一環，計劃未來能夠搭載100多名乘客前往月球和火星及更遠的地方。
4月17日，當全球航天愛好者一起觀看發射直播時，由于壓力閥問題，星艦首次軌道發射在倒計時最后40秒突然停下。有網友調侃道，“明明可以直接取消發射，但硬是讓我們追了45分鐘的直播”。這次的發射任務也就地改成了一次濕彩排。
4月20日，星艦成功從發射臺起飛后，越過最大空氣阻力點MAX-Q，一度到達39km左右的高度。但在升空3分多鐘后，SN24與助推器B7分離前，依舊沒有逃過“放煙花”的命運。SpaceX官方還發推調侃道：“可能是這次發射還不夠刺激，星艦在分離前又經歷了一次計劃外的迅速解體。”
不過，按照之前“不在發射臺上炸就算成功”的預期，這次試驗在數據收集角度看依舊是一次“昂貴”的成功。SpaceX在本次任務的直播頁面下方寫道：“衡量這樣測試的成功標準是我們能學到多少東西。”SpaceX也在推特上表示，在其致力于讓生命多行星化的路上，這次的測試將幫助他們進一步提高星艦的可靠性。
對于翹首以盼的航天迷們來說，看到這樣的情況雖然有失望卻并不意外。2019年以來，SpaceX已經進行了無數次試飛和原型機測試，而爆炸也成了探索過程中繞不開的話題。早在這次的首次軌道試飛之前，馬斯克也在推特上說明了這完全是一次“拋硬幣”的嘗試——星艦首次成功進行軌道發射的幾率大概只有50%。
星艦未來的目標，是執行阿爾忒彌斯奔月計劃，甚至星際間的人員和貨物運輸任務，直接關乎馬斯克的“人類移民火星”計劃的成敗。即便此次首發并沒有帶來超預期的效果，但對于SpaceX來說，比成功更重要的在于數據的收集。在一次次失敗中獲得數據加以修改調整，是SpaceX發展過程中一貫的測試思路。
反復放鴿子的星艦首次軌道試飛難度究竟有多大？有一半失敗幾率也要進行，此次發射有多重要？我們何時可以期待商業化航天新篇章？以下：
1
巨物CP組合，打造世界最強火箭
星艦是一種完全可重復使用的運輸系統，主要由第一級Super Heavy助推器（例如B7）與第二級Starship星際飛船（例如SN24）兩級組成，旨在將船員和貨物運送到地球軌道，幫助人類重返月球并前往火星及更遠的地方。
夢想宏圖之大，也意味著星艦的發射測試之旅注定坎坷無比。SpaceX從2019年開始，制造了多個星艦原型機，用于進行短距離的高空試飛。這些試飛的目的是測試星艦的發射、飛行、操控和著陸能力，以及驗證其設計和工藝。
2020年12月9日，星艦SN8首次高空試飛，飛到12.5公里高度卻在落地瞬間爆炸。其后的SN9、SN10、SN11等也都沒逃過“炸煙花”的命運。
在本次發射前，SpaceX完成試飛的最后一艘原型機是SN15。它曾于2021年5月6日在試飛測試中成功著陸，試飛高度為10公里，雖然著陸后也引發了一些小火，但好在較快得到了控制。SN15也成為了SpaceX在高空試飛后沒有爆炸的首個星際飛船原型。這意味著，星艦原型機取得階段性勝利，SpaceX掌握了最關鍵、最難搞的安全著陸能力。
SN15高空測試成功之后，迎來的便是軌道試飛。在SN24與B7這組“CP”前，備受關注的是星艦SN20和超重型助推器B4的組合。然而，SpaceX卻進入了“較為水逆”的調整期。
早在2021年8月，SpaceX就曾短暫地將星艦SN20和超重型助推器B4進行了組裝，總高度達近120米，發射臺的高度甚至建造到145米。當這組史上推力最大、體積最大的火箭首次呈現在公眾面前時，全世界航天愛好者都激動不已。
從高度看，沒有重型火箭能夠和星艦相比擬。當時從SN15直接進步到SN20，SpaceX并沒有進行10公里飛行測試的復飛檢測，而是計劃直接進行軌道測試。加上SN8到SN11的接連失敗爆炸，也讓很多人對SN20缺乏信心。
不過，這些并沒有阻擋馬斯克和SpaceX的步伐，在2021年9月27日和9月30日，星艦SN20順利完成了壓力與低溫測試；10月22日，SpaceX在靜態點火測試中測試了SN20將最終搭建的兩臺猛禽發動機；11月13日，六臺猛禽發動機首次被全部點燃。馬斯克隨后也在推特回復確認點火測試結果良好，這再一次為其進入太空軌道的正式飛行打下了基礎。
如此龐大的機型，造價自然不菲。但值得注意的是，雖然SpaceX的主要目標之一是實現星艦的可重復使用，即星艦從地球起飛，最終回到地球降落，但目前的回收能力還有很大提升空間。馬斯克也表示，在后續機型測試中，將逐步提升回收率，并在未來實現完全回收利用。
對于第一次軌道發射，即使是馬斯克也表現出了十分謹慎的態度。馬斯克曾宣布首次軌道飛行測試最早可能在2022年1月進行，但在各種原因的作用下，這個日期不得不一再推遲，像SpaceX的其他計劃一樣，成為人們習以為常的“鴿王”。
由于設計實時迭代更新，星艦原型機間的“內卷”也十分激烈，即使組合完佇立在發射臺也有隨時被淘汰的壓力。去年3月，馬斯克正式宣布設計已經“落后”的SN20+B4的組合將不再執行SpaceX星箭首次軌道發射，這也意味著這組CP正式下崗，取而代之的則是更強大的SN24+B7組合。
新的巨物組合較前幾版具有很多設計變化，包括大幅改進的頭部儲箱，全新的鼻錐設計，增壓、航電、熱交換等輔助系統的新布局等。最重要的是，星艦的推力結構，由鋼鐵制作的結構經過了調整，用來支持新的猛禽V2發動機，替換了原來所有星際飛船和超重型火箭原型機所使用的猛禽V1.0和猛禽V1.5發動機。
今年1月23日，SN24+B7組合完成了首次燃料加注測試，該測試的流程與真正發射過程一致，為找出潛在問題提前解決。與此前的種種坎坷相比，SN24+B7的組合展現出了較為順利的測試表現。
2月10日，B7進行了發射前最后一次靜態點火測試，33臺發動機中的31臺成功點燃，創下火箭發動機同時點火次數最多的新紀錄，其實際產生的推力，持平或略超土星五號等超級火箭。
4月20日，SN24終于從得克薩斯州博卡奇卡海灘的星艦基地發射。按照原計劃，此次任務的最終目標是讓星際飛船SN24成功重返大氣層并在距離夏威夷考艾島海岸約100公里處濺落。
雖然SN24版本沒有成功完成發射，但其他版本的原型機也已經在緊鑼密鼓的研發進程中，或許在不久之后，我們又將見證更多、更新版本星艦的發射。
2
繞不過去的不確定因素，FAA環評是什么？
在星艦的發射籌備過程中，一個被反復提及的重要不確定因素，便是FAA（Federal Aviation Administration，聯邦航空管理局）的環境評測，包括審查：1) 公共安全問題，例如飛越人口密集區時；2) 國家安全或外交政策問題；3) 發射運營商的保險要求；4) 潛在的環境影響。
早在SN20時期，FAA就于2021年9月18日公布了一項長達152頁的針對SpaceX星艦項目的環評報告草稿，開始了為期一個月的公眾意見征詢。
對此，馬斯克在推特上罕見地用正式語言呼吁公眾的支持。
這則公開征求意見的消息發出的一個月內，收到了上千條轉發和回復。大部分網友表示支持，認為沒有什么能阻擋人類探索宇宙的腳步。他們呼吁FAA不要阻止人類的創新和進步：
也有反對聲認為“以安全為代價的進步并不稱得上是進步”。
但不少網友覺得，即使發射火箭會對環境造成損害，但只要人們能盡快探索宇宙發現更多資源，這些環境問題都是可以被修復的：
當時在歷時一個月的意見采集結束后，FAA舉行了兩場線上公開聽證會以討論SpaceX的超重型星際飛船計劃，并繼續征詢意見直到2021年11月1日。
2021年10月23日，馬斯克在與知名航天愛好者@SPadre交流時，再次呼吁公眾參與FAA的意見征詢并支持SpaceX的星艦項目和博卡奇卡的星艦基地建設：
同時，馬斯克的炫酷老媽梅耶，也發推表示已完成FAA的民意調查，展示了她對兒子偉大事業的支持：
SpaceX也沒少為通過這項審查而努力，包括對液化器、發電廠、海水淡化設施、天然氣預處理設施等的建設規劃整改。
直到2022年6月，FAA終于發布了SpaceX博卡奇卡發射場的環評審批結果，認為“沒有重大環境影響”，這意味著離星艦軌道發射更近一步。但與此同時，這項審核的條件是SpaceX要實施75項以上整改措施，包括減少海灘和公園關閉，保護發射場附近的魚類、野生動物、植物和其他環境資源等，此后才可開展星艦軌道發射。
即使到了今年4月初，星艦能否通過FAA進行發射依舊生死未卜。在完成許可證簽發的最后階段，SpaceX面臨的情況要么是在兩周內獲得批準，要么是再次被拒絕并讓整項計劃變得遙遙無期。
前期一直保持高調的馬斯克，在本次發射前也異常低調，僅僅點贊了相關推文以暗示首發時間。部分原因就是發射產生的甲烷等氣體，正在被公眾所緊盯，超級KOL馬斯克的一舉一動都有可能被部分嚴格的環保愛好者或競爭對手放大，最終累及星艦的發射計劃。
所幸的是，FAA這次終于在最后關鍵時刻開了綠燈。
3
有一半失敗幾率也要進行，
此次發射有多重要？
▌可重復使用的軌道火箭
即便此前無限被放鴿子，卻依舊無法阻擋全球航天愛好者對于此次軌道發射的期待。
星艦被視為“太空技術的圣杯”，其目標在于發展成為一個專為前往月球、火星和其他目的地而設計的、完全可重復使用的發射和著陸系統。
早在2019年，馬斯克就曾公開表示：“在幾乎所有的交通運輸方式中，無論是飛機、汽車、馬車還是自行車，它們都是可重復使用的。如果汽車只能使用一次，那么可能很少人能開得起車。因此，航天領域必要的關鍵突破是推出快速可重復使用的軌道火箭，這是太空領域的圣杯。”
這是星艦系列的巨大難點也是價值所在。探索宇宙的路上，絕對不乏超級聰明的人，但是這種路徑目前還無人嘗試成功。一旦SpaceX實現了完全快速的可重復使用，可以將太空飛行的成本迅速大幅降低，這將是一場意義深遠的革命。
材質方面，星艦由不銹鋼制成，由于價格相對較低，頗得馬斯克贊賞。而在燃料方面，與NASA那些使用液態氫和氧作燃料的巨型火箭不同，星艦以液態甲烷和液態氧為燃料，這種新燃料可以在更易于管理的溫度下儲存。與液態氫相比，它不需要那么多的絕緣材料并且不易泄漏，而泄漏是一個經常阻礙NASA發射的問題。
離承擔阿爾忒彌斯計劃更近一步
而大家對于此次飛行的另一重期待，則在于后續星艦極有可能在阿爾忒彌斯計劃中實現載人著陸月球。此前NASA已經授予 SpaceX 數十億美元的合同以開發載人登陸系統版本的 Starship。作為合同的重要組成，SpaceX 需要事先演示一次無人駕駛的月球試飛。
今年4月3日，NASA正式公布了參加阿耳忒彌斯2號載人繞月飛行任務的名單，除指揮官美國宇航員里德·懷斯曼外，還有NASA登月任務以來的首位女性、首位非裔宇航員，以及首位來自美國以外的宇航員。阿耳忒彌斯2號預計為期10天，依舊以測試為主，不進行月球登陸。
而在預期于2025年與2027年進行的阿爾忒彌斯3號和4號任務中，NASA計劃使用星際飛船將宇航員送上月球。3號任務期間，星艦將把宇航員從 NASA 的獵戶座飛船運送到月球南極并返回。在4號任務中，星艦將?？吭谝粋€繞月空間站并運送宇航員往返月球。
▌奔赴去火星建立基地的夢想
再進一步，星艦任務的最大目標之一，就是在火星上建立一個自給自足的人類殖民地。這雖然聽起來遙不可及，然而SpaceX正在一步步增加這個夢想的可實現性。出于對地球可持續性的悲觀判斷，馬斯克一直反復強調讓人類成為多行星物種的重要性。
按馬斯克之前的計劃，到2050年將100萬人送上火星，那星艦每天需要進行大約3次飛行，每年總共需要進行1000次飛行，這勢必要求SpaceX按千百級的數量規模去生產火箭，那么每個生產環節的簡便性和準確性就顯得非常重要。
為了更好地實現規?；祷鹦堑哪繕耍R斯克打算在太空艙前部的有效載荷區域安裝大約40個客艙，每個艙內2-3人，以實現他之前承諾的每次將100人送上太空的夢想。載荷艙還將設有公共區域、存儲空間、廚房和避難所，人們可以聚集在那里躲避太陽風暴向太空釋放的有害帶電粒子。
或許，數年之后，普通人真的都能如馬斯克所言，擁有前往火星的“船票”了。
4
成功的變革者，必是失敗的學徒
在馬斯克和SpaceX的探索之路上，最不缺的就是瘋狂嘗試與瘋狂失敗，并在過程中積累經驗，最終才得以迎來一個又一個的成功里程碑。
2008年，處在破產邊緣的SpaceX在無數失敗后終于完成了獵鷹 1 號的成功發射，并獲得了“救命錢”——NASA的巨額商業補給服務的合同。即便一路嘗試一路“炸煙花”，SpaceX的目標卻一直很明確，即要將航天成本降到盡可能低。
也許馬斯克提出的殖民火星計劃，在很多人看來更是極為瘋狂的妄想——通過星際飛船，從2029年開始將人類送往火星，并在2050年實現將總計100萬人去火星生活，并讓他們在火星建立城市，實現真正的移民，成為“火星人”。但SpaceX的實際表現還是讓這項“妄想”一點點變得“可信”起來。
與此同時，近年來全球的商業航天市場也在一步步成長中，并涌現了一批獨角獸公司，商業化航天新篇章正在拉開序幕。
正如百年前的宇航先驅康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基所言，“地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠生活在搖籃里”。人類是時候該大步邁進，探索新的星際文明了。
摘自-經緯創投
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