星艦SN9 試飛時重重摔下曾因安全問題被聯邦航空局叫停
世界各地的航天愛好者們蹲守直播近半個月,卻也沒等來SpaceX星艦飛船原型的完美落地。北京時間2021年2月3日凌晨4:25左右,美國得克薩斯州博卡奇卡(Boca Chica)測試基地,星艦飛船原型SN9再次在著陸時發生爆炸,甚至連上次SN8精彩的“神龍擺尾”動作都沒能實現。
首先,三台猛禽發動機同時工作,SN9 升空。
隨後發動機逐一關閉,SN9 慢慢傾斜,直至與地表平行。
接著,SN9 在“主動空氣動力學”控制下,通過四個襟翼的獨立運動下降。
按照計劃,SN9 此時應重啟發動機,實現翻轉、調整狀態,然而事實是連身軀都沒調正就重重摔了下去,一時間烈焰橫飛。
很多網友表示:等了這麼久,最後還不如SN8。
值得一提的是,上次飛船測試雖然失敗,但官方在直播界面打出一行“Awesome test. Congrats Starship team!”(測試很精彩。恭喜星艦團隊),爆炸的原因也隨即公佈——而此次,截至發稿官方遲遲無回應,與上次形成鮮明對比。
2021 年伊始,星艦首次高空測試即失利,Elon Musk 的火星夢是否比想像得要遙遠一些?
快速迭代,卻遲遲不能飛
關心SpaceX 星艦項目的小伙伴們可能還對一個多月前的那場直播記憶猶新。
北京時間2020 年12 月10 日6 時45 分,SpaceX 星艦飛船首次高空試飛。測試中,SN8 從快速沖上高空到與地表平行、從墜落下降再到隨後的“神龍擺尾”,一系列操作堪稱一絕。可惜在最後回收著陸時發生了爆炸。
對這一看似失敗卻又更像是成功了的測試,官方表示:飛船頭部燃料罐壓力較低,發動機無法正常工作,所以直接“硬著陸”了。
對於這一回應,有網友用上了2020 年下半年爆火的一個梗調侃道:
馬老師,啪的一下很快啊!
不過Elon Musk 表示,SpaceX 已拿到了所有需要的數據。
相比最初的計劃,SN8 試飛高度由15 千米(約50000 英尺)降至12.5 千米(約41000 英尺);時間方面,最早定於10 月底測試,但後續一直杳無音信、一拖就是將近兩個月。即便如此,Elon Musk 也坦言成功率僅三成。綜合來看,SN8 的高空試飛的確不容易。
SN8 倒下,SN9 就要頂上了。早在此次試飛前就有多方消息表明,SN9 的飛行路徑與SN8 一致,但此次SpaceX 最大的心願莫過於看到SN9 平穩落地。
不過,SN9 從出場那一刻就有點兒獨特——SN8 剛炸沒多久,SN9 就發生傾斜,和High Bay 倉庫(SpaceX 存放設備的最新場所)的牆壁碰撞。
對此,網友們表達了擔心,希望項目進展不會受太大影響;同時也有不少網友開起玩笑:
看到SN8 炸得啥也不剩,SN9 嚇癱了。
但事實並非如此。
發生傾斜後,SpaceX 團隊立刻對兩塊受損的地方進行處理,這個小插曲其實也反映出了飛船的快速生產、發射能力,而這正是Elon Musk 相信未來能夠在火星上建立基地的一個主要因素。
其實,SN9 還經歷了多項驗證測試,主要包括:
- 環境測試:在裝載超冷液氮進行低溫測試之前,SN9 先裝載了氣態氮作為測試;
- 反應控制系統測試:確保SN9 可在裝載低溫推進劑的條件下加壓;
- 靜態點火測試:這是試飛前的一個重要目標,在此過程中SN9 以液態甲烷和液態氧作為燃料。
第一次靜態點火是在2021 年1 月6 日,之後的2021 年1 月13 日,SN9 更是一口氣完成了3 次靜態點火測試,這是星艦原型第一次有這樣的成績。
【SN8 和SN9 的靜態點火對比】
當天,Elon Musk 發推特表示:
All three static fires completed & no RUDs!(RUD 指rapid unscheduled disassembly,即“快速突發性拆卸”,這是他對“爆炸”的委婉說法,這句的意思是:三次靜態點火順利完成了,而且也沒炸!)
隨後他的又一條推特寫道:
Detanking & inspections now. Good progress towards our “Hop in & go to Mars!” goal.(現在拆艙檢查,朝著完美一躍、奔赴火星的目標邁進!)
不過,SN9 的命運遠比想像中曲折。
幾次靜態點火順利完成之後,網友問高空試飛是否馬上就要到來,Elon Musk 的回答卻是:
兩台發動機需要小修一下。
不久後,德州當地的一些航天愛好者們發現了全新的猛禽SN44 發動機,還拍了下面這張高清照片。看來,出現問題的發動機已被換下。
發動機具體出了哪些故障無從得知,但在Reddit 上網友提出了幾種猜想,比如:短時間內高頻靜態點火導致出現了破壞性的諧波振動;點火時推進劑混合不當,渦輪泵損壞;SN9 此前的傾斜造成了一些未知的問題。
這之後,SN9 的試飛時間因當地天氣影響不斷延後,最終的飛行高度也降至10 千米——Starship 第二次高空亞軌道飛行測試所經歷的曲折可見一斑。
當然,SN9 最大的難題還是美國聯邦航空管理局(FAA)給出的。
1 月28 日,NASA 挑戰者號航天飛機災難週年紀念日當天,就在萬事俱備只等點火之時,美國聯邦航空管理局(FAA)突然叫停,撤銷了 SN9 試飛所需的許可。
FAA 表示:
即便我們知道迅速採取行動促進商業領域增長和創新的重要性,但FAA 仍然將保護公共安全的責任放在首位,不允許出現任何損害公共安全的行為。只有在我們確信SpaceX 已採取必要步驟符合法規要求之後,飛行計劃才會得到批准。
對此,Elon Musk 在推特回懟:監管結構不健全,要是按照他們的規則來,人類永遠無法到達火星!
此言一出,不少人都表示這是“科學和權威的對抗”。
不過據外媒The Verge 分析,FAA 不批准的原因之一可能在於,SN8 在著陸時爆炸其實違反了SpaceX 的發射許可證條款。
作為矽谷鋼鐵俠,Elon Musk 行事可以說是頗為硬核,立馬把已經建造好的候補選手SN10 也拉了出來,和SN9 並排而立。
近一周過去,SpaceX 終於獲得了 FAA 的試飛批准,然而最終的結果卻是迎面而來的一盆冷水。
關於SN9 爆炸的原因,很多航天愛好者猜測是發動機在落地前擺尾時點火失敗,推力不足導致SN9 重重摔了下來。另外也有網友指出,直播中明顯看到了SN9 在下降過程中有碎片飛出。
【圖源微博】
但正如一位網友所言:
將問題暴露出來,這不就是試飛的目的嗎?
幸運的是,不遠處的 SN10 雖“瑟瑟發抖”,但未受爆炸影響。
通向火星的路走了多遠?
Starship 的想法始於2017 年,Elon Musk 的思路其實很簡單:以“星際飛船+超重型火箭”的可重複使用形式,將人和物運送到地球軌道、月球、火星甚至更遠的地方。
Starship 系統中的重型獵鷹運載火箭(Falcon Heavy)已是全球現役運載能力最強的火箭,因此某種程度上,研發出高150 米的星際飛船才是這一計劃成熟的關鍵。
過去幾年時間裡,從Starhopper 原型機(僅是飛船的一部分)到第一代全尺寸原型機MK 系列,再到新一代原型機SN 系列,Starship 的發展速度有目共睹。
而進入2019 年,尤其是剛剛過去的2020 年,“Starship 炸了”的新聞也是屢見不鮮:
- 2019 年11 月,MK1 壓力測試失敗,導致MK2 和MK4 未經測試直接退役;
- 2020 年2 月,SN1 壓力測試失敗,因此SN2 原型機只進行了部分元件測試;
- 2020 年4 月,SN3 低溫試驗失敗;
- 2020 年5 月,SN4 於測試中爆炸,幾乎沒有留下任何完整的硬件,測試地也遭到破壞。
在經歷了多次壯烈犧牲後,Starship 飛船原型機終於迎來了一次成功“低空試飛”——北京時間2020 年8 月5 日早晨,SN5 首次順利完成150 米懸停測試。
那時的原型機看上去像是一節巨型電池,之後SN8 一亮相,網友們就大呼:有宇宙飛船那味兒了!
相比前幾代原型機,SN8 加上了頭錐和襟翼,配備的猛禽發動機(Raptor engine)數量也從1 增加到了3。
據了解,頭錐部分主要用於存儲有效載荷、人員居住,以及容納副油箱(副油箱可以為發動機加油、幫助飛船降落)。而襟翼由飛船自帶的計算機驅動,主要用於控制飛行期間的姿態,並使飛船在預定位置精確著陸。
值得一提的是,SN8 既是Starship 第一艘全尺寸原型機,也是第一艘用於高空測試的原型機,它由304L 合金製成,高50 米、直徑9 米、重達上百噸、推力多達600 多噸。而此次的SN9 則為第二艘使用頭錐、襟翼的飛船原型機。
根據計劃,在飛船最終成型之前,要經歷一個密集測試原型機的過程,約20 台原型機要測試,整個迭代要在3 年內完成。從SN9 和SN10 開始,該項目的節奏或會變為每月測試兩艘飛船原型,也就是說,Starship 此後將會進入原型試飛常態化階段。
關於飛船和火箭最終的形態,Elon Musk 也曾透露,等這一項目成熟時,一艘飛船將配備6 台猛禽發動機,而超重型火箭大概也要配備大約30 台猛禽發動機。
Elon Musk 計劃2050 年前送100 萬人登上火星。無疑,能配得上如此之大的野心的,唯有瘋狂迭代。
看到SN9 爆炸,甚至相比SN8 有點兒退步的意思,Elon Musk 和SpaceX 必然不好受。
但毋庸置疑的是,即便已是首富,Elon Musk 都得接受一個事實:通往火星的路上,失敗是常態。