美国太空探索技术公司新一代重型运载火箭“星舟”以及飞船集成系统20日首次试射,但火箭升空不久后爆炸。据法新社24日报道,这次发射给位于美国得克萨斯州博卡奇卡的发射台造成严重损坏,修复工作预计需要数月,可能推迟后续发射计划,拖累美国国家航空航天局用于月球任务的火箭开发进度。
马斯克一语成谶
太空探索技术公司创始人、首席执行官兼首席工程师埃隆·马斯克在“星舟”首次试射前说,只要能让“星舟”在不毁坏发射台的情况下升空,就是“一场胜利”。然而,参与研发的工程师们可能低估了火箭配备的数十台发动机对发射台的损害。
太空探索技术公司视频显示,“星舟”起飞过程中,一堆碎片被炸飞到420米外的墨西哥湾。发射场照片显示,“星舟”起飞后,发射塔矗立着,而发射台受损。出现在社交媒体的图片显示,发射台下方有一个巨大的坑。美国《纽约时报》以相关人士为消息源报道,坑深约7.6米。马斯克22日在推特上承认:“发动机加速时的力量可能摧毁了混凝土(结构),而不仅仅是侵蚀它。”
工程师计算错误
美国麻省理工学院航天与工程学教授奥利维尔·德韦克说,发射台受损程度“可能比任何人预想的严重”。他说,“星舟”的发射台既没有像其他大型火箭发射台那样使用冲水散热系统用于冷却、吸收冲击波和声波,也没有导流槽疏导炽热的废气,它的“主要受损部位位于下方,火焰冲击地面的地方”。
试飞后,马斯克说,公司之前曾打造了“一个放在发射底座下面的巨大水冷钢板”,但未如期完工,工程师错误计算后认为,没有这一钢板,发射台也能承受“星舟”起飞时的冲击。
热量“可能会融化钢”
不过,有专家认为,“星舟”“体积如此庞大,需要很长时间才能起飞”,在此期间,33台发动机产生的热量“可能会融化钢”。即使能解决这一热能问题,也无法完全解决冲击波问题。
美国佛罗里达中部大学教授、曾为美国国家航空航天局研究发射台的科学家菲利普·梅茨格说,设计火箭发射台很复杂,不亚于研发火箭。
首飞失败影响重大
“星舟”是SpaceX孤注一掷的项目,这次失败可谓牵一发而动全身。
从首飞失败的影响来讲,首当其冲的就是自家的“星链”组网,因为“星舰”进度延宕,二代“星链”已经等不及用“星舟”进行组网。所以目前紧急研发了mini版二代“星链”,并采用成熟的“猎鹰”9进行组网发射,但是“猎鹰”9的运力和整流罩包络空间都远逊于“星舟”。“星舟”首飞失败后,二代“星链”组网的进度还会延后。“星链”组网和带宽扩张的推迟,自然会大幅影响SpaceX的现金流和收入,对公司财务上影响不良。
第二个最重要的影响就是美国登月,根据相关消息透露,NASA的载人登月舱项目团队此次前往现场观看了首飞,这也代表了NASA对目前登月舱研发进度的高度关注。目前美国重新登月的计划中,有三个必不可少的重要组成部分:SLS火箭+“猎户座”飞船+“星舟”,目前SLS火箭和“猎户座”研发已经完成,首次试飞也一切顺利。根据计划,只需要在2024年再完成一次载人绕月试飞,就具备了登月条件。
而“星舟”目前的进度才是2026年重返月球的“最大绊脚石”,“星舟”即使这次搞定首飞,后续还要顺利完成发射台回收,快速复用发射,在轨加注,无人月面着陆演示等一系列重大试验挑战,然后才能具备登月条件。这次连首飞,甚至连一二级分离都没能验证。后续如果再遇挫折,难免进度继续推迟。
后续试飞已提上日程
可能正如马斯克那句话说的“没有失败就没有创新,如果你没有失败过,那证明你还不够创新!”。这次失败肯定不是“星舰”计划的终结,SpaceX绝不会止步于此次挫折,毕竟最终宣告失败下的N-1也是连续4次失败后才终止研发的。按照原定的试飞方案,后续“星舰”还要安排3次类似的不回收发射,不断试验目前方案的可行性,因此S26+B9、S27+B10两枚已经正在总装。目前S26、27没有安装隔热瓦和翼面,很可能会直接再入大气层烧毁,完全不理解为什么这么安排试飞。
不过后续发射的关键不只在于“星舰”本身,还在于此次发射中“饱受摧残”的发射台。根据原有预期,只要火箭不是炸在发射台上,就可以顺利组织下一次试射。然而事与愿违,诚如前文所述,马斯克公开承认严重低估了“星舰”正式发射时一级喷流的强大破坏力,发射台附近一片狼藉。尤其是发射台地基被喷出了一个大坑。网友们戏称为“帮你挖好了导流槽”。而按照原定计划,发射台需要额外安装一套庞大的喷水降温系统,以抵消此次发射强大的喷流影响,降低火箭被声学破坏的可能。
除此之外,还需要对发射台、基座、推进剂储罐等一系列设施进行修补和加固,甚至有可能需要转移分散。同时,是否会考虑增设导流槽也尚未做出决定,如果开挖导流槽,则现场需要大量负挖施工,后续发射进度将会明显拖累。虽然马斯克宣称将在2个月后组织下一次发射,但目前业界普遍认为这个时间表“过于乐观”。
【科普】
“星舟”——
迄今全球体积最大、推力最强的运载火箭
“星舟”是迄今全球体积最大、推力最强的运载火箭。这艘巨型运载火箭项目离成功还有多远?太空探索技术公司创始人、首席执行官兼首席工程师埃隆·马斯克表示,在载人发射之前,“星舟”有许多里程碑需要跨越。
是什么?
可回收重复使用的运输系统
据太空探索技术公司网站介绍,“星舟”重型运载火箭总高度约120米,直径约9米,由两部分组成:底部的高约69米、配备33台“猛禽”发动机的火箭第一级“超级重型”助推器,以及顶部的高约50米、可重复利用的“星舟”飞船船舱。20日发射前,“星舟”装载了约4536吨火箭推进剂。
“星舟”是可回收、重复使用的运输系统,比太空探索技术公司现有的“猎鹰9”和“猎鹰重型”运载火箭更大。其设计目标是将人和货物送至地球轨道、月球和火星等。“星舟”可将超过100吨载荷送入地球轨道。
目标是什么?
每年生产100艘“星舟”
马斯克曾表示,开展载人任务前,“星舟”将执行数百次卫星发射任务,将卫星送至近地轨道,验证“星舟”各系统顺利工作。一旦相关试验成功,马斯克的目标是每年生产100艘 “星舟”,在10年内建造1000艘,最终达到可将人类运送至火星的目标。马斯克曾向员工明确表示:没有时间可以浪费。星舟是太空探索收入增长的最大希望。一旦测试成功,星舟将成为有史以来到达轨道最高的火箭,拥有携带大型卫星的能力,还将为游客和宇航员提供月球之旅。最终的愿景是,截至2050年,星舟至少把1万名人类送到火星。
美国登月计划加速了重型火箭研发。去年11月16日,美国航天局研发的新一代登月火箭“太空发射系统”完成不载人首飞,成功将 “猎户座”飞船送往月球轨道。“星舟”比“太空发射系统”体形更大、推力更强,具有较大潜力。
2021年,太空探索技术公司从美国航天局获得近30亿美元大单,建造商业载人月球着陆器,将美国宇航员送至月球表面。
图文综合新华社、新快报、澎湃新闻