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“星舰”第二次试飞爆炸 “不能简单地用成败来描述,这是它的研制思路”

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2024-04-22 【 字体:

  当地时间11月18日,美国太空探索技术公司(SpaceX)的“星舰”火箭第二次试飞,一、二级分离后不久,一级爆炸,几分钟后二级失联。

  当天,SpaceX总裁马斯克在社交媒体上转引公司发布的“星舰”发射时的画面,并写道:“祝贺SpaceX的团队!”美国宇航局局长比尔·尼尔森也表示了祝贺,在他看来,太空飞行是一次大胆的冒险,需要敢于尝试的精神和大胆的创新。这次飞行取得了进展,是一个学习的机会,然后再次飞行。

  然而,在社交媒体上,也有人认为这是一次“失败的试飞”。

  如何辩证地看待这次试飞?“星舰”的背后究竟有着怎样的研制思路?解放日报·上观新闻记者专访了上海市宇航学会资深航天科普专家陶建中。

  【比第一次发射有重大进步,但也暴露了不少新问题】

  “不能简单地用失败或成功来描述这次试验!我个人的看法是,比第一次发射有重大进步,但也暴露了不少新问题。”陶建中说。

  今年4月,“星舰”在美国得克萨斯州首次试射,升空不久后爆炸。

  “第一次试验暴露的不少问题,在这一次试飞中基本得到了解决。”陶建中介绍。第一是动力系统问题,“星舰”一级有33台发动机,其中外圈20台、中圈10台、内圈3台。在第一次试飞中,一级发动机点火后,共有8台发动机出问题,其中6台失效,2台推力下降。发动机出问题后导致火箭姿态不稳定,而调整发动机喷口方向的液压系统又出了问题,无法调整火箭姿态。在这次试飞中,33台发动机在起飞阶段都没有损坏。液压系统被电动系统替代,飞行姿态比较稳定。

  第二个问题,是一、二级火箭没有来得及分离就自毁爆炸了。这一次成功实施了热分离。

  第三个问题,是地面控制中心从发出自毁命令到火箭自毁,历时40秒,用时太长效率太低。这一次目前还没有确切数据。但陶建中猜测,可能是一、二级火箭分离后,由于某种原因,误触了自毁系统。

  第四个问题,火箭发射台受到了严重冲击,大量混凝土碎片散落各处,还好发射塔架没有受到破坏。这一次在发射台铺了一层钢板,下面铺设了水管,在几十秒内可以喷出1千多吨的水,用来吸收发射时强大的热量、噪音和冲击能量。要知道,火箭发射时比飞机的噪音大80分贝,能量更是多达一亿倍。

  “这一次发射有了很大的进步,但也暴露了很多问题。”陶建中说,比如,如果自毁命令是误触发的,说明可靠性还不够好,其信号究竟从哪里来?再如,二级火箭飞行到146公里高,速度接近7公里/秒,但几分钟后就没有了信号,究竟什么原因造成了失联?又如,本来计划一级火箭落入墨西哥湾,但在空中爆炸了;二级火箭本来计划要飞越大半个地球落入夏威夷,现在也不知所终。一、二级火箭没能回收究竟是何原因?这些问题都有待进一步调查。

  【为了实现低成本、高密度的发射】

  “马斯克有个理念,即大量采用新技术,并通过飞行试验来暴露问题、解决问题,以加快研制进度,这就是‘星舰’的研制思路,不是一两次试飞能成功的。辩证地看,这是一种为了缩短研制进度的快速迭代法。”陶建中说。

  为何如此看重研发进度?这需要提及马斯克的宏伟目标:实现低成本、高密度的发射。

  一个不争的趋势是,未来将进入大航天时代,航天发射将趋于航班化,全球发射次数可能每年增至上千次,货物则多达上万吨。因此,运载火箭需要满足高密度发射。

  现在发射一千克物品到太空的成本是几万美元,而马斯克的目标是降到几千甚至几百美元。

  发射成本的数量级下降,是为了满足高密度发射。马斯克的雄心是,未来全世界发射上天的物品重量的90%,由SpaceX公司来承担。“我估计不太可能,因为我国航天发展的速度也比较快。”陶建中介绍,美国去年发射了87次,共发射759吨物品;我国去年发射64次,共发射225吨,其他国家发射的物品则与中美相差较多。

  SpaceX公司的“星舰”是迄今最强大的火箭,这一次试飞其33台发动机同时点火,起飞推力达到7500吨,未来计划总推力达到9000吨,将250吨物品送到近地轨道。

  “星舰”属于可回收火箭,其设计目标就是把人们送往月球、火星以及更远处。就拿移民火星计划来说,如果要运送10万人,每次100人,也要送1千次。因此,“星舰”必须要同时满足低成本和高密度发射。

  “通过试飞来暴露问题、解决问题,这本身就是快速迭代研制过程中的必经阶段。这也造成了高昂的研制费用,马斯克计划今年投入20亿美元。”陶建中介绍,这是用当下相对较高的研制费用,来尽快实现将来的高密度发射,从而降低分摊到每一发火箭的成本。成立21年的SpaceX公司,此前用快速迭代方法已成功研制了“猎鹰9号”火箭,其至今已成功发射200多次,且可以回收。

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