在美國當(dāng)?shù)貢r間12月9日,SpaceX星艦原型機SN8在得克薩斯州挑戰(zhàn)12.5千米高空試飛,飛船在飛行了6分鐘多后試圖著陸時發(fā)生爆炸。
正如馬斯克之前所承諾過的,這個過程被SpaceX全程直播,展現(xiàn)在了網(wǎng)友面前。
SN8爆炸并不是事故,它被設(shè)計出來的意義之一就是用來炸掉。馬斯克很快表示:祝賀SpaceX團隊,太棒了!
事實上,SN8早就應(yīng)該炸了。
SN8是SpaceX一系列星艦原型機之一,雖然它的編號是SN8,實際上并不是第八架,它前輩們的編號依次是:Starhopper、MK1、MK2、MK4、SN1(MK3)、SN2、SN3、SN4、SN5、SN6、SN7。
其中,SN5和SN6還沒有完全利用——它們還沒炸,本來這兩架是可以再飛一次,收集更多的數(shù)據(jù)的。
正是因為SN8沒早點炸,現(xiàn)在SN5、SN6估計飛不了了,下面直接就上SN9了,馬斯克在視頻最后的字幕里已經(jīng)打出了:SN9 UP NEXT!
那么,為什么設(shè)計這個飛船出來就是為了等它炸掉。
這是SpaceX的技術(shù)思路:從失敗中總結(jié)經(jīng)驗并快速迭代。
SpaceX的星艦是從2019年3月開始測試的,到現(xiàn)在不到兩年,而且由于MK1多次測試失敗,與MK1結(jié)構(gòu)強度相近的MK2直接就被拆解了,飛都沒讓飛。
這也是SpaceX創(chuàng)始人馬斯克強烈個人性格的體現(xiàn),從SpaceX這些年的發(fā)展歷程來看,它經(jīng)常大幅修改自己的研發(fā)計劃,反復(fù)食言甚至是壯士斷腕般揮刀自砍的事情不勝枚舉。
比如二代龍飛船項目就曾被取消。2015年SpaceX公司曾在發(fā)布會上高調(diào)宣布該飛船的陸地軟著陸技術(shù),稱其為“二十一世紀(jì)飛船的著陸方式”。
但他們的方案無法讓合作方NASA滿意——因為經(jīng)歷過2003年哥倫比亞號航天飛機失事的災(zāi)難后,NASA背負(fù)了巨大的輿論和政治壓力,他們已經(jīng)不能承受再一次失去航天員的傷痛和損失,因此對于載人航天器的安全性要求近乎變態(tài)。
順便再說下NASA和SpaceX的關(guān)系。
2011年NASA的航天飛機退役之后,美國一直都沒有恢復(fù)載人航天能力,只能通過購買俄羅斯聯(lián)盟飛船的船票來維持國際空間站的運轉(zhuǎn)。
但俄羅斯極不厚道地哄抬船票價格,從2011年的每個座位不足4000萬美元飆升到近些年的8100萬美元。NASA不甘再當(dāng)冤大頭,從2014年起推出自己的“商業(yè)載人航天計劃”,并在當(dāng)年十月選擇了波音和SpaceX兩個公司成為中標(biāo)方。
也就是NASA投資,兩家公司研發(fā),完成后的飛船用于其他載荷和乘客的發(fā)射。這樣一來,NASA購買船票的價格大大降低,兩家公司也需要按照合同保質(zhì)保量提供向國際空間站運送航天員的服務(wù),這種模式可以為NASA節(jié)省大量經(jīng)費,又達(dá)到同樣的效果。
所以NASA就是SpaceX的金主之一,為了讓金主把心放到肚子里,馬斯克很干脆,直接決定取消這個項目。
還有2016年的紅龍(RedDragon)項目,這是個火星無人實驗飛船。由于SpaceX對火星探索的愿望極其迫切,它們的最終目的是研發(fā)一款可以大規(guī)模向火表投送人員和物資的升力體式再入飛船,也就是2017年起SpaceX不斷展示的“行星際運輸系統(tǒng)(BFR+BFS)”。
只能投送物資的紅龍項目被認(rèn)為是個并不必要的中間階段也被取消。
在SpaceX的研發(fā)史上,這樣大水沖了龍王廟的事情并不止一次發(fā)生過,本打算用于獵鷹火箭的交叉燃料輸送技術(shù)、富有科幻氣息的獵鷹5號空射液體火箭項目都被叫停。
具體到SN8這個事情上,它已經(jīng)圓滿完成了自己的使命。這次首飛成功完成了起飛、掉頭、減速、翻跟頭等一系列復(fù)雜操作。
這個過程驗證到了發(fā)動機關(guān)機后再重啟的能力。飛行過程中SN8的三臺發(fā)動機陸續(xù)關(guān)閉,隨后又重啟了兩臺,對于需要完全回收復(fù)用的星艦來說,發(fā)動機關(guān)機后重啟能實現(xiàn)多大推力,這個實驗數(shù)據(jù)異常重要。
還有就是著陸姿態(tài)的控制,從視頻來看,SN8降落的地點正是位于降落臺中心位置,著陸姿態(tài)也很標(biāo)準(zhǔn),并沒有發(fā)生傾斜翻轉(zhuǎn),整個著陸控制得很精準(zhǔn)。
這就驗證了翻轉(zhuǎn)機動降落這個方案的可行性,理論是行得通的。
SN8最后炸了,這是在預(yù)料之中的,因為在降落的最后階段,燃料供應(yīng)的問題導(dǎo)致發(fā)動機推力不正常,降落速度太快所以爆炸了。
這也是SN8需要驗證的問題之一,炸了就說明在這個環(huán)節(jié)還需要改進(jìn),SN9如果改不了,那就SN10繼續(xù),如果問題太大,這個方案被放棄也不是什么大不了的事,畢竟馬斯克之前不止一次這么干過。
那么,SN8炸了,對SpaceX的星艦項目有什么損失和影響呢?
最大的損失可能就是飛船上的三臺猛禽(Raptor)發(fā)動機。這個發(fā)動機是世界上現(xiàn)役推力第四大的液體火箭發(fā)動機,僅次于天頂、宇宙神5、德爾塔4三個重型火箭所采用的發(fā)動機。
它的特別之處在于這是一款以甲烷為燃料的全流量分級燃燒循環(huán)發(fā)動機,在猛禽發(fā)動機之前,從未有過同類發(fā)動機上天。
猛禽發(fā)動機的先進(jìn)之處還在于3D打印技術(shù)的應(yīng)用,其40%重量的部件是由3D打印制成的,這樣就極大降低了成本。它的制造工藝現(xiàn)在還不算太成熟,造價在200-300萬美元一臺左右,等工藝成熟后,單臺價格有望降到100萬美元以下。
除此以外,就沒有什么太大損失了。
SpaceX的理念就是快速迭代,這在這些飛船上體現(xiàn)得很明顯。
PPT里,SpaceX的星艦形態(tài)是這樣的:
現(xiàn)實里,是這樣的:
剛剛犧牲的SN8是這樣的:
它的接班人SN9,是這樣的:
什么涂裝啊,質(zhì)感啊,防熱啊,統(tǒng)統(tǒng)不用考慮。
遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去,就是個大不銹鋼罐子,有點像我們農(nóng)村里見到的擱樓頂?shù)乃洹H绻?xì)看,細(xì)節(jié)部分也是能糙就糙,一點也不講究,總之怎么省錢怎么來——畢竟造出來就是等著它炸掉的。
這是馬斯克倡導(dǎo)的低成本、高效率理念,他說服專家團隊放棄使用利用率低的昂貴復(fù)合材料而采用不銹鋼。
不銹鋼的缺點是比輕薄的復(fù)合材料重很多,但同時它的熔點也要比復(fù)合材料高出700多度,這樣就剩下了大部分防熱瓦片,使得整個火箭重量不至于比復(fù)合材料高太多,但成本就低了太多了。
至于在輿論上,影響是有,基本是正面的,大家對SN8的結(jié)局早有準(zhǔn)備,質(zhì)疑聲音并不多,更多的是支持和鼓勵。
在可預(yù)見的未來,SpaceX的星艦原型機將繼續(xù)墜毀,但一次次的爆炸將換回大量實驗數(shù)據(jù)以為下一架星艦所用。
SpaceX一次次自打耳光的行為曾被不少人理解為失敗,但是我們今天回頭去看,正是這些在外人看來難以理解的驚人之舉為SpaceX節(jié)省了寶貴的研發(fā)經(jīng)費和時間,維持了公司的收支平衡,成就了今天的SpaceX。
它對人類航天的意義是不言而喻的,迭代兩年不到的星艦發(fā)展迅速,是全人類航天事業(yè)的幸事,對于人類重返月球、登陸火星乃至邁向更遠(yuǎn)的深空都意義深遠(yuǎn)。