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马斯克的星舰又炸了,但这是最成功的一次

张成晨 爱范儿 2024-05-06
SpaceX又有学习材料了


星舰第三飞,来了!3 月 14 可能是马斯克的幸运日。这天是圆周率日、国际数学日、SpaceX 创立 22 年的纪念日,更是星舰第三飞的日子。经过两次试飞,马斯克这次非常有信心,认为第三飞很可能进入轨道,成功率在 80%。他赌对了,星舰成功达到了轨道速度,到达了前所未有的高度。第一次把星舰直播看了 1 个小时,这种感觉对于加班的本人来说也很新奇。
目前为止最成功的星舰试飞,目标打卡 2 个半这次发射多少有些玄学加持。清晨的德州博卡奇卡发射场,阴沉且刮风,SpaceX 预告,好天气的可能性是 70%。上帝掷骰遵循了概率,临近起飞时已是早晨,天气放晴,海岸和沙滩头顶蓝天。倒计时开始,这次众人的欢呼声没有再被打断,一直数秒到零,助推器 33 个猛禽发动机指示灯全部点亮,航天器在隆隆声中被笔直的火焰推着升空。从地面遥遥眺望,星舰的尾部如同冉冉升起的白色太阳。2 分 40 秒左右,第三飞来到了第二飞的关键点:热分离。助推器和航天器丝滑告别,没有再发生爆炸。到这里已经可以宣告,第三飞比首飞、第二飞走得更远。之前两次试飞都中途折戟,火箭几分钟炸成了烟花。2023 年 4 月的首飞,多台发动机不正常,一二级未成功分离,当时马斯克预期也不是很高,甚至觉得没炸毁发射台就好。2023 年 11 月的第二飞,发动机全部正常点火,一二级首次尝试热分离便成功,但随后一级爆炸,二级自毁,没能按计划溅落和飞行。不过,第三飞完成热分离之后,助推器应当溅落在墨西哥湾,但摄像机信号被切断,不确定它的行进轨迹。星舰航天器仍在继续朝着既定轨道前进,继续它孤独的旅程,看见了前辈们都未曾到达的风景,完成第三飞独有的几个重要任务。首先,星舰航天器完成了有效载荷舱门的开启和关闭测试。至于成功与否,SpaceX 表示还需要数据审查。这次星舰仍然没配备有效载荷,测试主要是为了以后在轨部署星链卫星打个底稿。其次,星舰航天器完成了推进剂转移演示。同样,是否真的成功,有待后续的数据审查。虽然这次的推进剂只有少量,但足以证明,在轨加注技术有了突破。未来的进阶测试,即一艘星舰给另一艘加注推进剂,或许也近在眼前。为了登上月球,SpaceX 可能需要进行十几次加注,更别说到达火星乃至更远的地方。然后,按照计划,星舰航天器应当在太空执行猛禽发动机再点火,但这步被跳过了。

SpaceX 解释,航天器处于「相当陡峭的轨道」,无论发动机是否重新点火,地球引力都会迅速将星舰拖回地球。

最后,星舰航天器返回地球大气层,穿过等离子体,周围亮起鲜红色的光芒,但因姿态问题,飞船烧毁,再入失败。按照计划,第三飞的飞行轨迹和上两次不同,终点是印度洋,比之前的夏威夷群岛考艾岛以北太平洋的着陆点更安全。满打满算,第三飞的 4 个目标完成了 2 个半。不管炸没炸,SpaceX 又有学习材料了主持人直播解说的时候,一个词高频出现:Data(数据)。发射前,他们强调试飞不保证 100% 成功,但至少能积累数据。起飞后进展顺利,他们在爵士乐的背景里谈天说地,笑容都真心了几分,星舰走得更远,收入囊中的数据当然也就更多。你应该已经听过,星舰经常被提及的荣誉称号。下一代可完全重复使用重型运载火箭、人类史上体积最大推力最强的运载火箭、第一个被设计为可完全重复使用的火箭......马斯克希望通过星舰,降低进入太空的成本,最终实现航天飞行商业化,他认为,这是实现火星移民所需的关键技术突破。目标是伟大的,但在柳暗花明之前,往往一山放过一山拦。有了数据,才能逢山开路,遇水搭桥。每次观看星舰的试飞,我们总要做个回顾,因为这是个「渐进式创新」的过程,回回都有很多的「第一次」。到了第三飞,SpaceX 也未夸下 100% 成功的海口,而是一如既往,将每次试飞都当成「一次测试」。字里行间,已经做好了「不成功就成仁」的准备。他们更在意的是,走出实验室和地面模拟的窠臼,将飞行硬件放入飞行环境,最大可能地提高学习效果。执行第三飞的星舰.SpaceX 学到了什么,从每次迭代就可以看出。第二飞对比首飞有大大小小的 1000 多项改进,第三飞对比第二飞也是类似,助推器、航天器、发射台等软硬件都有升级,都是为了更猛、更快、更省钱。今年 2 月,「细节狂魔」SpaceX 在官方博客总结了第二飞失败的关键原因。热分离之后,助推器启动回推燃烧,但多台发动机关闭,一台发动机严重故障,导致助推器爆炸,问题出在向发动机供应液氧的过滤器堵塞了。第三飞前的点火测试.所以这一次,SpaceX 进行了相应的硬件改造,提高了推进剂的过滤能力。第二飞的助推器牺牲之后,航天器也在 150 公里的高空自毁了,原因是启动液氧排气口时发生了泄漏。同样地,SpaceX 对症下药,改进了排气口,并且首次在航天器上,用电动推力矢量控制系统,取代了液压动力矢量控制系统,消除可能的易燃源。有则改之无则加勉,第二飞的成功经验被第三飞保留了下来,包括被马斯克称为「巨大倒置淋浴喷头」的水冷系统,它向上喷水,抵消助推器产生的热量,保护了宝贵的发射台。第三飞对比第二飞,最明显的、外在的变化体现在时间。发射前推进剂的加注时间大大缩短,前两次约 97 分钟,这次约 50 分钟,因为增加了新泵和副冷却器。飞行时长也被压缩,第三飞全程 64 分钟,比前两次计划的 90 分钟少了 26 分钟。轨道高度也有所下降,飞行最高点略低了 15 公里,可能是稍微降低测试难度,尽可能多打卡几个任务。这次因为再入失败,没有完成全程,但测试的目的已经达到了。同样的错误只犯一次,验证的成功必须重演,每次试飞的价值就被最大化,下一次试飞也能省略不必要的麻烦,更快地做好准备。快速迭代开发,是 SpaceX 所有重大创新进步的基础,包括猎鹰、龙飞船和星链,同样也用于星舰。只有这样,才能拿到一手实测数据,离目标越来越近:构建一个完全可重复使用的发射系统,将卫星、有效载荷、机组人员和货物运送到各种轨道以及地球、月球或火星着陆点。更多的星舰已准备好飞行星舰的第三飞,只是 SpaceX 今年的开胃菜。马斯克甚至希望,能在今年发射 9 次星舰,保底 6 次。按照过往的节奏,首飞 2023 年 4 月,第二飞 2023 年 11 月,再到今天第三次试飞,间隔虽然变短,但 9 次的目标还是有点悬。如此激进的计划有其原因,SpaceX 和贝索斯的蓝色起源,都是 NASA 阿尔忒弥斯 3 号计划载人着陆系统的供应商。NASA 原定于 2025 年将第一批宇航员送上月球南极带,但考虑到宇航员的人身安全,将计划推迟到了不早于 2026 年 9 月。登上月球依然遥远,今天的第三飞,大部分任务完成地很丝滑,已经足够让人惊喜,甚至令人意外。原型机五飞四炸,首飞炸,第二飞炸,这次居然没炸,不能再拿「史上最贵烟花」嘲笑马斯克,前两次保持低调的 NASA 局长 Bill Nelson,也对 SpaceX 表示了祝贺。一次次爆炸的背后,藐视规则,摸索边界,直面问题,承担风险,才是 SpaceX 这样的团队最宝贵的品质。《马斯克传》里写到一个故事,两位 SpaceX 工程师不断改进发动机,到最后发动机解体了,他们反而很高兴:「好,现在我们知道它的极限在哪了。」这就是一种解决问题的意识。探索未知,制造人类最强的太空运输系统,不能在真空里规避问题,而是更快地找出问题,然后解决它们,失败只是成功必经的过程而已。2002 年,22 年前的 3 月 14 日,SpaceX 成立了,马斯克的初衷非常简单:人类不会被永远困在地球上。SpaceX 的下一次试飞总是值得期待,微小的进步从起飞、分离甚至爆炸的火光中延续而来。他们写在官网的一句话,朴素而有力量:更多的星舰已准备好飞行。

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