SpaceX第三次試飛：消失的星艦，是值得期待的未來

文|經緯創投

　　3月14日，北京時間21點25分，美國太空探索技術公司（Space X公司）進行第三次「星艦」（Starship）重型運載火箭的無人飛行測試。

　　發射升空，33台發動機均正常發動。發射2分40秒后，隨着星艦按照預定計劃成功進行熱分離，成果已超越第二次。不過，大約3分鍾后，星艦成功完成了一二級分離，超重型火箭返回準備在墨西哥灣濺落。但Space X發言人丹·霍特（Dan Huot）在直播中表示，超重型火箭在返回途中丟失了。

　　約11分鍾后，超重助推器完成其使命，星艦開始進行艙門打開；發射約28分鍾后，艙門完成關閉，星艦完成艙門開關測試；發射47分鍾后，星艦執行二次點火演示，猛禽發動機點火順利成功；不過，在Space X在星艦重返大氣層過程中失去了星艦，任務提前結束。雖然，最后結果沒有看到星艦着陸的畫面，但這一次星艦試飛取得又一里程碑式的突破。

　　馬斯克表示：「Starship will make life multiplanetary」。此前，Space X在社交媒體上表示，雖然這次發射不是在實驗室或測試臺上發生的，但這絕對是一個測試，「我們今天所做的將為星艦的快速開發提供寶貴數據。」

　　從Falcon、Dragon、Starlink到Starship，馬斯克的「快速螺旋開發」哲學得到了一次又一次驗證。

　　那麼，此次星艦三戰太空，接受了哪些不為人知的挑戰？深藏不露的Space X，完成了哪些數據和行動？星艦本次試飛后，下一步的試驗飛行將會有哪些新目標？移民火星還有多遠？以下，Enjoy：

　　1、星艦三戰太空，挑戰極限

　　回顧Space X的三次試飛，從失敗走向成功，總是在挑戰極限。 2023年4月20日，星艦首次試飛，由於未能與第一級助推器分離，開始翻滾並在升空后四分鍾內引爆了火箭。

　　之后，Space X公司公佈了失敗的原因，稱「星艦」發射后，其中一級有多臺發動機工作不正常，出現故障，損失高度並開始旋轉，向飛船下達了終止飛行的指令。Space X稱，「星艦」設置了出現意外情況時自毀的機制，以防止火箭自由墜落並威脅地面人類的安全。

　　首飛失敗后，Space X對「星艦」進行了1000多次修改，最主要的變化是級間熱分離方式，即「星艦」的二級飛船在還未與一級超重助推器分離時點燃發動機。馬斯克稱，「熱分離具有載荷入軌優勢，保守地説，運載能力大約增加了10%。

　　2023年11月18日，星艦二次試飛，飛行約2分40秒時，成功與Super Heavy分離，但Super Heavy隨后在大規模的空中爆炸中隨之爆炸。

　　在第二次試飛之后，美國聯邦航空管理局（FAA）確定了Space X在下一次飛行前要採取的17項糾正措施：星際飛船10項，超重型助推器7項。

　　3月14日，第三次試飛的飛行程序，則與之前兩次有一定區別。

　　前兩次計劃的試飛過程為：星艦從位於南加州的星艦基地起飛后，完成接近1圈的軌道飛行，隨后進入大氣層，並且墜入夏威夷附近的大海中，整個過程計劃持續90分鍾。

　　第三次試飛，則計劃飛行器墜入印度洋。

　　Space X公司認為：「這條新的飛行路徑可以幫助我們嘗試一些新技術，例如在太空中進行發動機點火。同時，這也能夠最大程度確保公共安全。」

　　此外，為對未來星鏈衞星發射進行技術和安全驗證，此次試飛的目標是測試星艦的性能極限，增設了許多複雜任務：

　　兩級火箭的上升段燃燒

　　打開並關閉星艦有效載荷艙門

　　上級助推器滑行階段進行推進劑轉移演示

　　太空中重新點燃猛禽發動機

　　控制星艦再入大氣層

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　　一系列複雜操作的終極目標是讓星艦實現完全、快速地可重複使用，以更好完成各類太空任務。

　　此次試飛，並不會對兩枚星艦之間轉移推進劑進行試驗，而是在星艦第二級的主貯箱和貯存着陸推進劑的小型頭部貯箱之間轉移推進劑，以此掌握在微重力環境下液氧和甲烷的流體特性，推進實驗進程。

　　試飛之前，Space X在其社交媒體上表示，已經完成了第二次試飛后，FAA指定的17項改進措施，以提高可靠性和安全性。Space X也是在FAA正式簽發第三次星艦超重飛行器許可證授權后才官宣發射時間。

　　如FAA所言：「Space X 符合所有安全、環境、政策和財務責任等要求。」

　　對於這次發射，馬斯克曾表示，第三次星艦試飛能夠達到地球軌道的概率能有70%-80%。現在的火箭要比第一、第二次試飛時好多了。

　　需要説明的是，星艦在試飛過程中並非真的要上地球軌道，而是需要達到能進入地球軌道的飛行速度——至少1.75萬英里/小時。在去年11月的第二次試飛中，星艦在自毀前最終達到過1.5萬英里/小時的峰值速度。馬斯克曾預測那次試驗成功概率只有50%。

　　根據官方公佈的時間表，假設一切順利，第三次試飛的一套流程需要64分鍾左右。

　　此次試飛的火箭，是人類建造的最龐大、同時最強大的火箭。星艦由兩級可重複使用的部分組成。其一，是配備33台猛禽發動機、被稱為超重型（Super Heavy）的第一級火箭助推器；其二，是被稱為星艦（Starship）的50米高飛船。

　　Starship 和 Super Heavy 被設計為完全可重複使用。目前來看，二者可以將近 165 噸的火箭發射到軌道上。

　　Space X的星際飛船是人類歷史上最大規模的載人飛船，可以乘坐一百人，它將是馬斯克實現人類定居火星這一宏大目標的關鍵運輸工具。就馬斯克的個人設想，最終版的星艦，單次可承載100人至太空，成本可控制在單次200萬美元，即2萬美元/人。

　　2、深藏不露的Space X用數據和行動説話

　　2016年-2023年，Space X在失敗中穩步崛起：

　　馬斯克的星艦計劃，始於2016年，他用8年時間，經歷兩次爆炸，把星艦送上太空。

　　然而，Space X見證過的「煙花」，卻遠不止這兩次。

　　2016年，Space X首次公開了星艦前身——火星殖民運輸器（Mars Colonial Transporter，MCT）。

　　2017年，Space X再次修改了項目名稱，命名為BFR（Big Falcon Rocket），並修改了飛船的設計，增強實用性和經濟性。

　　2018年，「星艦」早期技術驗證試驗在博卡奇卡試驗場啟動， 採用「星跳者」（Starhopper）樣機和 Mk1樣機進行測試。

　　「星跳者」是配備單台「猛禽」發動機的首個樣機，用以測試着陸技術和低空/低速的相關控制算法。 「星跳者」完成了貯箱測試、濕彩排、燃燒前測試以及熱試車等，在試驗中，達到1m高度。

　　2019年8月，「星跳者」實現飛行高度150m的突破，在距發射臺100m的位置完成着陸。

　　同期，Mark系列高空飛行樣機進行亞軌道飛行、測試飛行及再入能力測試。

　　2019 年，Mk1 在試驗中以爆炸告終。隨后， Space X 又相繼棄用 Mk2 和 Mk4 ，於 12 月把 Mk3 正式更名為 SN1。

　　2020 年，Space X 在進行了多次貯箱增壓測試后，完成了對SN1的組裝。但由於貯箱的推力結構設計影響， SN1在2 月的低温增壓試驗中，以損毀告終。

　　隨后，SN5、SN6樣機先后進行過150m高度的試飛。

　　經過了對「星艦」的導航系統、全不鏽鋼箭體的結構強度、新型着陸支腿等基本功能的驗證后， Space X又對SN8至SN11樣機進行了10km的高空測試。

　　SN8、SN9兩次測試中，樣機均着陸失敗；SN10在安全着陸的片刻后就發生爆炸；SN11甚至還未落地就發生爆炸。

　　直至2021年5月，SN15樣機能夠完成從發射、返回、減速到安全着陸的全過程「重複使用」實驗。SN15也成爲了首次實現100%軟着陸的全尺寸「星艦」。

　　同期，多個超重型火箭助推器的原型機，也相繼被安排了多次地面測試。BN1進行壓力測試；BN2進行發動機測試；BN2.1進行低壓測試；BN3進行首次軌道試飛……

　　試飛與實驗重複着失敗與突破。

　　直至2023年4月20日，Space X的首次軌道試飛，使用SN24配合BN7。然而，在助推器與飛船分離失敗后不久，便發生了爆炸解體。

　　至此，公眾視野中的Space X星艦「首炸」出現。雖然，首次和二次發射以失敗告終，但並未也影響Space X的工作。

　　光從2023年的年度數據來看，Space X堪稱「斷層式」領先，永遠在不懼失敗、勇於嘗試的路上。

　　2023年，全球共發射運載火箭223次，Space X佔98次，是全球總量的45%；

　　2023年，全球共發射衞星2945顆，Space X佔2514顆，是全球總量的87%；

　　2023年，全球的入軌質量共1492噸，Space X佔1286噸，佔全球總量的86%。

　　甚至在馬斯克的下一步規劃中，2024年，Space X計劃發射144次，入軌質量佔全球總量的90%……

　　Space X以前，每一枚火箭的發射成本在以「億」為單位的美元；當Space X出現，火箭的成本被狠狠打下來了。以獵鷹9號火箭為例，其成本大約為5000萬美元，較競品而言降低了30-50%。

　　也不怪有網友説：‘馬斯克帶領的Space X，活生生給航天行業祛魅了。’

　　2024年1月19日，Space X再次成功進行私人飛行任務。此次任務由美國一家商業航天公司發起。4位私人宇航員搭載龍飛船，藉由獵鷹9號火箭推送升空。

　　四位宇航員中包含前NASA宇航員、意大利空軍上校、土耳其戰鬥機飛行員和歐洲航天局宇航員。

　　在實時直播中，超170萬網友在線觀看這次發射任務。Space X面對此次第301次發射及第12次載人飛行任務，已然輕車熟路。僅不到2天的時間，即可到達國際空間站。對於本次成功發射，馬斯克表現的淡定不少，只是連續轉了好幾條相關推特。

　　支撐此次航天任務的公司Axiom Space也並不簡單。簡單而言，其商業模式是通過與Space X進行合作，將非官方宇航員或是普通公民送上太空、提供太空環遊旅行。報名不設門檻，前提是每個席位售價5500美元。 這是Axiom的第三次太空服務，也是龍飛船的第四次‘私人航天員’太空服務。Axiom的雄心壯志是：打造私人空間站。值得注意的是，NASA對此進行了支持。

　　3、星艦之后：馬斯克瞄準了什麼？

　　馬斯克的美好願景中，星艦是把人類送上火星的理想載具。Space X的創立核心目標，也不過如此。NASA正是看中了星艦的突破性，砸下數十億美元購買星艦飛船末級的變體，把載人航天重返月球的任務寄希望於此。

　　為什麼是「星艦」？

　　從星鏈到星艦，Space X從不缺明星產品。星艦能夠引發廣泛關注，還要從其成本談起。

　　理想狀態下，「星艦」將成為可以完全重複使用的運輸系統。即，如果成功達成周期性運行，發射成本會大幅度降低。

　　據悉，自2009年Space X開始發射可重複使用的「獵鷹9號」以來，成本已從10000美元/千克降至約1520美元/千克，實現了跨越性降本。倘若星艦能夠實現大批量發射，其成本還將迎來巨大「折扣」。 若依據Space X所設想的「每天都進行發射」，讓「太空旅行」轉變成日常性的「空中旅行」，甚至衍生出新興太空市場和其他商業業務。Space X的賽道將覆蓋軍事、商業、民用等多重領域。

　　目前，國際航天的報價約為：

　　貨運1 萬美元/千克、客運8000 萬美元/人

　　如果成功，馬斯克的價格則是：

　　貨運10 美元/千克，客運 1 萬美元/人

　　「地-月-火」的第一聯絡機

　　就跨地域層面而言，首先，星艦是決定「移民火星夢」成敗的核心運載工具。其次，星艦也是「加速月球探索」的祕密武器。同時，星艦可以作為「地球洲際運輸」的快捷工具。

　　一位名為馬斯克（Parody）的網友都忍不住替他發表獲獎感言：「我已經在火星駕駛我的Cybertruck！」

　　能夠滿足載人載物、低成本、高運力、強適用的星艦，足以在航天領域開拓一片新天地。

　　「星艦」的成功，也將帶動「星鏈」的發射，帶動Space X乃至航天領域的聯動性發展。因此，即便面臨着Twitter、特斯拉、OpenAI的繁雜事務，馬斯克的野心，也不曾離開過Space X。

　　「火箭之父」齊奧爾科夫斯基曾説：‘地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠被束縛在搖籃里。’太空旅行可能相當複雜，但對於人類而言，每次嘗試，都是里程碑。

　　似乎馬斯克的強者心態讓太空之夢變得更加了不起。如同他在《埃隆·馬斯克傳》中自述：「問題迎面而來，告訴自己，這是我主動選擇的，我知道自己缺乏什麼歷練，所以給自己做了這個安排，我不會逃避，我可以解決。」

　　一步步走向強大的，是人類文明；一次次經受歷煉的，是科學歷程。在人類的冒險遊戲中，比拼的從來不止速度，更是馬拉松式的勇氣和毅力。對於航天的期盼，我們相信，終將創造出屬於成功與歡呼的時刻。 歷史，會記住這些微小的文明進程。

　　References：

　　1.Space X官網、X、BBC

　　2．馬斯克再送4名‘私人’宇航員上太空 by FUTURE 遠見

　　3．今晚 8 點 Space X 星艦第 3 次集成飛行試驗（IFT-3）by 全球航天事件

　　4.Space X：在座的各位，都是垃圾 by 創業邦

　　5.Space X星際飛船即將第三次飛行「航天視窗」by 我們的太空

責任編輯：韓雪暉 ST035