從「垃圾桶」到馬斯克最強的火箭圖解「星艦」的前世今生
美國太空探索技術公司(SpaceX)計畫對其「星艦」(Starship)巨型火箭進行第二次試飛。如果這次能夠成功,星艦可能很快就會成為現役最強火箭,真正實現這個醞釀已有11年之久的巨大壯舉。
星艦從垃圾桶狀原型發展到最強火箭
2012年,SpaceX創始人兼CEO埃隆·馬斯克(Elon Musk)提出了星艦的早期概念,當時它被稱為「火星殖民運輸系統」(Mars Colonial Transporter)。如今,11年過去了,馬斯克的夢想即將照進現實。
以下透過時間和圖文並茂的形式回顧星艦的前世今生,它是如何從一個垃圾桶形狀的原型發展成如今地球上最強大火箭的。
何為星艦?
星艦與超重型火箭的組合體
星艦是一艘未來感十足的太空船,它被堆疊在一個高聳的超重型火箭助推器上,是世界上第一個完全可重複使用的發射系統。它的運送能力超過了之前的任意火箭,應該能夠向地球軌道、月球和火星運送更多貨物。
2016年:馬斯克揭曉首個設計
2016年,馬斯克在國際太空技術活動上終於公佈了人們期待已久的SpaceX最強大火箭的原型設計。SpaceX在最初預告時將它稱之為“火星殖民運輸系統”,但是由於SpaceX不僅僅滿足於殖民火星,該公司把第一個設計稱之為“星際空間運輸系統”(Interplanetary Space Transporter)。
2016年的星際空間運輸系統
「這個系統真的能讓你去到太陽係你想去的地方。」馬斯克當時表示。根據2016年的設計,火箭使用了一種碳纖維外殼,具有可擴展的支架,可以在著陸時展開。
2017年:大獵鷹
大獵鷹採用三鰭片設計
到2017年時,它的設計開始看起來更像星艦的最終樣式。這個版本被命名為「大獵鷹火箭」(BFR)。設計更改後,它看起來更像是一艘星際飛船,著陸腿沒有了,取而代之的是火箭側面伸出的典型箭狀鰭,數量從兩個增加到三個。這款設計與最終版星艦的最大之處在於,它仍由碳纖維製成。但是,這種情況很快就改變了。
2019年首個原型:星蟲
星蟲
第一艘星艦原型根本就不是真正的星際飛船。這艘矮胖的飛船被稱為「星蟲」(Starhopper),只是用來測試SpaceX為星艦開發的猛禽引擎的動力。2019年,這個小「星蟲」展示了猛禽引擎的威力,當時它飛到了492英尺(約合150公尺)的高度,並成功著陸。
2019年:首個真正原型爆炸
馬斯克在2019年公佈了第一艘真正意義上的星艦原型Mk1,但是這個設計不太走運。從「大獵鷹」到Mk1,星艦最大的差異在於它是由鋼製成的。這種材料隨後成為了星艦的主要選擇。
星艦原型Mk1
馬斯克選擇鋼材料也是出於成本考量。「碳纖維的價格是每公斤135美元,其中大約35%被廢棄,所以完整使用一公斤的成本接近200美元。而鋼的成本為每公斤3美元,」馬斯克在2019年對《大眾機械》表示。
馬斯克隨後雄心勃勃地宣布,Mk1將在兩到三個月內準備好升空。然而,第一艘星艦原型並沒有持續太久。在第一次液態氮壓力測試中,Mk1爆炸了。該測試旨在模擬和執行真實發射過程中的壓力。
2021年:SN15原型終於成功
接下來,SpaceX又相繼推出了幾艘星艦原型,它們都比Mk1更成功,能夠在得州博卡奇卡的SpaceX設施上空飛行幾英里。但是,第一艘真正飛得夠高的原型是SN8。它飛到了7.8英里(約13公里)的高度,然後關閉發動機,腹部朝向地面,證明它可以飛行。但即便如此,SN8還是撞上了著陸平台並爆炸了。
SN8
2021年5月,在炸毀了另外三艘原型後,SN15終於成功登陸。馬斯克的長期計畫是讓星艦成為一枚可重複使用的火箭,SN15首次展示了這艘太空船可以毫髮無損地降落在登陸台上。
隨著SN15原型的成功,SpaceX準備推進下一步計畫:將星艦與超重型助推器組合在一起發射。但是,它的首飛又等了兩年。
2023年:首飛失敗
2023年4月,星艦首次與超重型火箭合體試飛,目標是進入軌道。但是,它的首次飛行試驗並沒有像預期的那樣結束。
星艦首飛爆炸
雖然火箭成功起飛,但助推器最終無法與飛船分離,導致火箭失去控制,最終在半空中引爆。後來還發現,除了分離失敗之外,SpaceX還錯誤估計了其混凝土發射台對助推器中數十台猛禽引擎的抵抗力。有報導稱,火箭在發射台炸出了一個大坑,將沙子、混凝土和碎片炸到了很遠的地方,據說其中一些落在了5英里外的一個小鎮上。
11月:二次試飛
馬斯克並沒有氣餒,他要力爭盡快對下一個火箭迭代進行飛行測試。馬斯克先前告訴記者,自上次飛行以來,SpaceX對星艦設計進行了至少1000次修改,其中最引人注目的是在飛船和助推器之間引入了一排通風口。
星艦週六再試飛
SpaceX工程師們也設計了一個相當風險的操作,旨在幫助防止首飛測試的爆炸錯誤。那就是,當超重型火箭助推器仍在推動它前進時,星艦飛船將點燃自己的引擎。
11月18日,星艦將迎來迄今為止最雄心勃勃的試飛。