SpaceX 的“星艦”超重型火箭在經(jīng)過本周一的推遲發(fā)射后，于昨晚在得克薩斯州布朗斯維爾（Brownsville）郊外的 SpaceX 試驗(yàn)場發(fā)射升空，進(jìn)行首次軌道飛行測試，以幫助美國宇航局（NASA）在闊別月球 50 多年之后，重返這顆距離我們最近的天體。
但遺憾的是，“星艦”在發(fā)射四分鐘后發(fā)生爆炸。這表明，要實(shí)現(xiàn)馬斯克最大的雄心，即將人類送往月球，甚至是更遠(yuǎn)的火星，還有很長的路要走。發(fā)射失敗后，馬斯克在 Twitter 上表示，下一次發(fā)射可能要等幾個(gè)月之后。
目前，SpaceX 的工程師們?nèi)栽谑崂?ldquo;星艦”到底出了什么問題。在爬升過程中，“星艦”配備的 33 臺(tái)“猛禽”發(fā)動(dòng)機(jī)中的幾臺(tái)似乎起火了。在發(fā)射后的三分鐘內(nèi)，超級(jí)重型助推器本應(yīng)分離，但事與愿違。“星艦”開始瘋狂旋轉(zhuǎn)，在天空中不停地翻滾。隨后，運(yùn)載火箭發(fā)生爆炸。SpaceX 后來表示，爆炸是“有意”觸發(fā)的，工作人員向火箭和助推器發(fā)送了終止飛行的命令。
盡管測試發(fā)射提前結(jié)束，但 SpaceX 還是取得了一些重大勝利，這是助推器第一次真正在空中飛行。“星艦”的助推器是一個(gè)巨大的圓柱形燃料箱，內(nèi)部裝有脫離地球引力所需的推進(jìn)劑。此外，SpaceX 還從中收集了一些寶貴的飛行數(shù)據(jù)，有助于下一次的飛行測試。
“星艦”爆炸后，馬斯克在 Twitter 上說：“祝賀 SpaceX 團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一次激動(dòng)人心的測試發(fā)射。他們從中學(xué)到了許多，有助于幾個(gè)月后的下一次發(fā)射。”其實(shí)，商業(yè)火箭的首次發(fā)射很少能取得完全成功，SpaceX 自己的第一枚火箭“獵鷹 1 號(hào)”也經(jīng)歷了三次失敗后，最終才在第四次嘗試中進(jìn)入軌道。
但是，這一次“星艦”的飛船倉無法成功地與助推器分離（飛船倉奔向月球的第一步），突顯了馬斯克準(zhǔn)備通過“星艦”提供太空旅行這一宏偉計(jì)劃所面臨的挑戰(zhàn)。而且，其最終的目標(biāo)是：將人類和貨物送上月球乃至更遠(yuǎn)的地方。這可能還需要數(shù)年的時(shí)間，甚至需要數(shù)十億美元才能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)?ldquo;星艦”還需要在工程方面取得前所未有的進(jìn)步。
對(duì)于載人飛行，SpaceX 需要證明“星艦”可以完好無損地返回地球并著陸。此外，該公司還需要開發(fā)一種能夠提供氧氣、水和人類生存所需的其他一切東西的生命維持系統(tǒng)�；蛟S，最大的挑戰(zhàn)是弄清楚如何在外太空為“星艦”加油，這一壯舉將涉及到將宇宙中的加油站發(fā)射到軌道上，派遣一支油罐機(jī)隊(duì)運(yùn)送化學(xué)推進(jìn)劑，然后再找到一種有效的方法，在微重力下將燃料轉(zhuǎn)移到“星艦”中。
所有這一切都不是一件容易的事兒，但馬斯克表示，“星艦”是可重復(fù)使用的，可多次往返飛行，因此將極大地降低進(jìn)入軌道的成本，并提供一條通往深太空的可靠途徑。
美國政府為確保 SpaceX 的成功投入了大量資金。美國國家航空航天局（NASA）已承諾資助至少 29 億美元（當(dāng)前約 199.52 億元人民幣），幫助 SpaceX 開發(fā)“星艦”，以將 NASA 宇航員送上月球。這也是 NASA“阿爾忒彌斯”登月計(jì)劃的一部分，即在 2024 年左右將宇航員平安送往月球并返回，建立常態(tài)化駐留機(jī)制。除此之外，“星艦”注定會(huì)成為 SpaceX 終極目標(biāo)的關(guān)鍵參與者：登陸附近的太陽系（如火星），并提供商業(yè)化太空服務(wù)。
NASA 局長比爾・納爾遜（Bill Nelson）在昨晚的發(fā)射后表示：“祝賀 SpaceX 的‘星艦’進(jìn)行了首次綜合飛行測試。歷史上的每一項(xiàng)偉大成就，都伴隨著一定程度的風(fēng)險(xiǎn)。巨大的風(fēng)險(xiǎn)之久，就是巨大的回報(bào)。”
“星艦”接下來要做的，也是對(duì)馬斯克自身的考驗(yàn)。馬斯克因?qū)⑻厮估蛟斐扇蜃畲蟮碾妱?dòng)汽車制造商而聞名，因此也成為了世界上最富有的人之一。但最近，由于對(duì) Twitter 的收購陷入混亂，以及隨后該平臺(tái)上仇恨言論和其他令人不快的內(nèi)容激增，疏遠(yuǎn)了他之前的一些支持者，聲譽(yù)也受到了損害。
但是，通過將 SpaceX 打造成美國火箭發(fā)射最頻繁的服務(wù)商，也是唯一一家有能力將宇航員送入國際空間站（ISS）的美國公司，馬斯克已經(jīng)證明了他可以超越業(yè)內(nèi)的同行，包括維珍軌道公司的理查德・布蘭森（Richard Branson）和藍(lán)色起源公司的杰夫・貝索斯（Jeff Bezos）。因此，確保“星艦”成功就是對(duì)馬斯克自身的考驗(yàn)。太空咨詢服務(wù)公司 Quilty Analytics 的研究主管凱勒布・亨利（Caleb Henry）稱：“SpaceX 是整個(gè)太空產(chǎn)業(yè)變革的推動(dòng)者，而‘星艦’有機(jī)會(huì)讓他們改寫發(fā)射故事。”
SpaceX 已經(jīng)憑借其“獵鷹 9 號(hào)”主力火箭取得了令人難以置信的成功，該火箭用于向太空發(fā)射衛(wèi)星、貨物和人員。但這一次的“星艦”，是 SpaceX 首次嘗試發(fā)射一種有朝一日可能將人類送入其他星球的超重型運(yùn)載火箭。此外，“星艦”的設(shè)計(jì)是完全可重復(fù)使用的，而“獵鷹 9 號(hào)”火箭發(fā)射后只有部分可以返回地球。
很難計(jì)算 SpaceX 在“星艦”上投入了多少資金，以及可能還要投入多少才能實(shí)其雄心。馬斯克在 2018 年曾預(yù)計(jì)，總開發(fā)成本不會(huì)超過 100 億美元，至今他還沒有更新該預(yù)測，而 SpaceX 也沒有公開發(fā)布任何相關(guān)的財(cái)務(wù)信息。本周一，當(dāng)被問及 SpaceX 在“星艦”的開發(fā)上花費(fèi)了多少費(fèi)用時(shí)，馬斯克沒有直接回答。
馬斯克當(dāng)時(shí)說：“價(jià)格其實(shí)并不重要。如果你有一家肥皂廠，第一塊肥皂花了多少錢？假如是 1000 萬美元，但這并不是一塊肥皂的實(shí)際成本。因?yàn)橹匾氖�，它在批量生產(chǎn)時(shí)的成本是多少。”馬斯克還說，他的目標(biāo)是將每次飛行的成本降低到 200 萬美元（當(dāng)前約 1376 萬元人民幣）。
目前尚不清楚，SpaceX 的投入何時(shí)能夠獲得回報(bào)。NASA 曾表示，其目標(biāo)是在 2025 年利用“星艦”將人類送上月球，一些富有的游客已經(jīng)為環(huán)月旅行支付了押金。之前，SpaceX 已經(jīng)多次錯(cuò)過了“星艦”的日程表。按照最初的計(jì)劃，第一次載客飛行本應(yīng)最早在今年進(jìn)行，但如今變得似乎不太可能。對(duì)此，SpaceX 尚未發(fā)表評(píng)論。
給“星艦”加滿油
一旦“星艦”證明它可以進(jìn)入軌道，SpaceX 計(jì)劃將其作為將一切事物送入太空的主要運(yùn)載工具。這將率先始于 SpaceX 下一代更大的“星鏈”衛(wèi)星，該衛(wèi)星旨在為 SpaceX 的太空互聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)容。
為了讓人類深入探索太空，包括月球、火星并最終返回地球，SpaceX 需要找到一種方法，在“星艦”入軌道后為其加油。
“星艦”的一個(gè)決定性特征是它的質(zhì)量：它從頂端到底部幾乎有 400 英尺高（約 120 米），是 NASA 之前發(fā)射的航天飛機(jī)的兩倍多。“星艦”有望成為人類航天史上最強(qiáng)大的火箭，但這同時(shí)也意味著，僅僅為了進(jìn)入軌道，它就會(huì)吞噬大量的推進(jìn)劑。而且，它還需要更多的能量來打破地球引力，前往月球并返回。
因此，“星艦”的出行將需要中途停留，就像汽車必須在加油站加油一樣。但是，像這樣規(guī)模的火箭在微重力下加油是前所未有的。尤其是對(duì)于火箭當(dāng)前使用的低溫推進(jìn)劑，更是充滿了挑戰(zhàn)。
在這方面，SpaceX 的研發(fā)還處于早期階段。該公司也承認(rèn)，這將是一個(gè)艱難的障礙。SpaceX 首席運(yùn)營官格溫・肖特威爾（Gwynne Shotwell）今年 2 月在華盛頓的一次行業(yè)會(huì)議上表示：“讓這個(gè)龐然大物進(jìn)入軌道本身就是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，而且還會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，直至我們完成這一任務(wù)。接下來，從技術(shù)角度講，加油可能是下一個(gè)重大挑戰(zhàn)。”
為了在旅途中給“星艦”提供燃料，SpaceX 設(shè)想建造三種不同的飛船。第一個(gè)將用于儲(chǔ)存推進(jìn)劑，它將發(fā)射并停放在近地軌道上。接下來是一輛加油機(jī)，它將把推進(jìn)劑運(yùn)往倉庫。SpaceX 可能需要十幾架加油機(jī)來運(yùn)送足夠往返月球的推進(jìn)劑，但 NASA 和 SpaceX 還沒有公布確切的數(shù)字。
一旦“星艦”的燃料庫足夠滿，就可以發(fā)射第三種飛船：即載人飛船。它需要配備一個(gè)供機(jī)組人員和乘客使用的機(jī)艙，以及一個(gè)生命維持系統(tǒng)。這艘“星艦”將與燃料庫對(duì)接，為前方的漫長旅程加滿油箱。
低溫推進(jìn)劑
給“星艦”加滿油不會(huì)像給汽車加油那么簡單。“星艦”的燃料由兩種極冷的推進(jìn)劑組成：液氧和液態(tài)甲烷。它們必須保持在零下 260 華氏度（約零下 127 攝氏度）到零下 300 華氏度（約零下 149 攝氏度）才能保持液體，并根據(jù)需要發(fā)揮作用。如果它們變得太熱，就會(huì)變成氣體并沸騰。
而太空環(huán)境并不容易讓推進(jìn)劑保持涼爽。當(dāng)倉庫繞地球運(yùn)行時(shí)，它一半的時(shí)間將在寒冷的黑暗中度過，而另一半時(shí)間將在陽光直射下度過。因此，飛船倉庫內(nèi)部需要適當(dāng)?shù)慕^緣，外部需要屏蔽，并需要制冷來抵御高溫。為了避免潛在的災(zāi)難性壓力積累，還需要堅(jiān)固的閥門來排放那些會(huì)沸騰的推進(jìn)劑。
此外，SpaceX 還需要將這些極冷的液體從加油機(jī)轉(zhuǎn)移到倉庫中，然后再轉(zhuǎn)移到搭載人類的飛船上。僅僅是將推進(jìn)劑從一個(gè)油箱移動(dòng)到另一個(gè)油箱，就會(huì)導(dǎo)致它們升溫。而工程師們以前從未在失重狀態(tài)下，如此大規(guī)模地使用過這些推進(jìn)劑。
NASA 低溫流體管理辦公室的項(xiàng)目副經(jīng)理勞倫・阿明（Lauren Ameen）在接受采訪時(shí)稱：“我們不確定的事情有很多。在太空中轉(zhuǎn)移低溫推進(jìn)劑的許多流體物理學(xué)，還不是很清楚。”
到目前為止，轉(zhuǎn)移和儲(chǔ)存類似推進(jìn)劑的空間實(shí)驗(yàn)，只是在國際空間站（ISS）上進(jìn)行了非常小規(guī)模的測試。而 SpaceX 對(duì)其推進(jìn)劑儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移的設(shè)想要復(fù)雜得多。
一大串待辦清單
對(duì) SpaceX 來說，第一步需要證明它可以將推進(jìn)劑從一艘飛船轉(zhuǎn)移到另一艘飛船。至于何時(shí)會(huì)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，目前還不清楚。
NASA“阿爾忒彌斯”登月計(jì)劃載人著陸系統(tǒng)項(xiàng)目經(jīng)理麗莎・沃森-摩根（Lisa Watson-Morgan）說：“這可能不會(huì)早于成功試飛后的六個(gè)月，甚至?xí)掷m(xù)更長時(shí)間。”
有了足夠的資金和工程技術(shù)，SpaceX 就有可能克服發(fā)射測試和其最大雄心之間的一長串挑戰(zhàn)。長期以來，批評(píng)人士一直懷疑該公司能否完成這些看似不可逾越的壯舉，但事實(shí)往往證明他們是錯(cuò)的。
如今，NASA 仍認(rèn)為，“星艦”有可能在 2025 年之前登上月球。摩根說：“我絕對(duì)相信 NASA 和 SpaceX 會(huì)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。但是，2025 年可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。雖然這是可行的，但首先‘星艦’需要證明它可以完好無損地到達(dá)太空。”
