SpaceX 的“星艦”超重型火箭在經(jīng)過(guò)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 試驗場(chǎng)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)現馬斯克最大的雄心，即將人類(lèi)送往月球，甚至是更遠的火星，還有很長(cháng)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 的工程師們仍在梳理“星艦”到底出了什么問(wèn)題。在爬升過(guò)程中，“星艦”配備的 33 臺“猛禽”發(fā)動(dòng)機中的幾臺似乎起火了。在發(fā)射后的三分鐘內，超級重型助推器本應分離，但事與愿違。“星艦”開(kāi)始瘋狂旋轉，在天空中不停地翻滾。隨后，運載火箭發(fā)生爆炸。SpaceX 后來(lái)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據，有助于下一次的飛行測試。
“星艦”爆炸后，馬斯克在 Twitter 上說(shuō)：“祝賀 SpaceX 團隊進(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”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(wú)法成功地與助推器分離（飛船倉奔向月球的第一步），突顯了馬斯克準備通過(guò)“星艦”提供太空旅行這一宏偉計劃所面臨的挑戰。而且，其最終的目標是：將人類(lèi)和貨物送上月球乃至更遠的地方。這可能還需要數年的時(shí)間，甚至需要數十億美元才能實(shí)現，因為“星艦”還需要在工程方面取得前所未有的進(jìn)步。
對于載人飛行，SpaceX 需要證明“星艦”可以完好無(wú)損地返回地球并著(zhù)陸。此外，該公司還需要開(kāi)發(fā)一種能夠提供氧氣、水和人類(lèi)生存所需的其他一切東西的生命維持系統。或許，最大的挑戰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，派遣一支油罐機隊運送化學(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（當前約 199.52 億元人民幣），幫助 SpaceX 開(kāi)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)化駐留機制。除此之外，“星艦”注定會(huì )成為 SpaceX 終極目標的關(guān)鍵參與者：登陸附近的太陽(yáng)系（如火星），并提供商業(yè)化太空服務(wù)。
NASA 局長(cháng)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。歷史上的每一項偉大成就，都伴隨著(zhù)一定程度的風(fēng)險。巨大的風(fēng)險之久，就是巨大的回報。”
“星艦”接下來(lái)要做的，也是對馬斯克自身的考驗。馬斯克因將特斯拉打造成全球最大的電動(dòng)汽車(chē)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 Twitter 的收購陷入混亂，以及隨后該平臺上仇恨言論和其他令人不快的內容激增，疏遠了他之前的一些支持者，聲譽(yù)也受到了損害。
但是，通過(guò)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)內的同行，包括維珍軌道公司的理查德・布蘭森（Richard Branson）和藍色起源公司的杰夫・貝索斯（Jeff Bezos）。因此，確保“星艦”成功就是對馬斯克自身的考驗。太空咨詢(xún)服務(wù)公司 Quilty Analytics 的研究主管凱勒布・亨利（Caleb Henry）稱(chēng)：“SpaceX 是整個(gè)太空產(chǎn)業(yè)變革的推動(dòng)者，而‘星艦’有機會(huì )讓他們改寫(xiě)發(fā)射故事。”
SpaceX 已經(jīng)憑借其“獵鷹 9 號”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(lèi)送入其他星球的超重型運載火箭。此外，“星艦”的設計是完全可重復使用的，而“獵鷹 9 號”火箭發(fā)射后只有部分可以返回地球。
很難計算 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 年曾預計，總開(kāi)發(fā)成本不會(huì )超過(guò) 100 億美元，至今他還沒(méi)有更新該預測，而 SpaceX 也沒(méi)有公開(kāi)發(fā)布任何相關(guān)的財務(wù)信息。本周一，當被問(wèn)及 SpaceX 在“星艦”的開(kāi)發(fā)上花費了多少費用時(shí)，馬斯克沒(méi)有直接回答。
馬斯克當時(shí)說(shuō)：“價(jià)格其實(shí)并不重要。如果你有一家肥皂廠(chǎng)，第一塊肥皂花了多少錢(qián)？假如是 1000 萬(wàn)美元，但這并不是一塊肥皂的實(shí)際成本。因為重要的是，它在批量生產(chǎn)時(shí)的成本是多少。”馬斯克還說(shuō)，他的目標是將每次飛行的成本降低到 200 萬(wàn)美元（當前約 1376 萬(wàn)元人民幣）。
目前尚不清楚，SpaceX 的投入何時(shí)能夠獲得回報。NASA 曾表示，其目標是在 2025 年利用“星艦”將人類(lèi)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)多次錯過(guò)了“星艦”的日程表。按照最初的計劃，第一次載客飛行本應最早在今年進(jìn)行，但如今變得似乎不太可能。對此，SpaceX 尚未發(fā)表評論。
給“星艦”加滿(mǎn)油
一旦“星艦”證明它可以進(jìn)入軌道，SpaceX 計劃將其作為將一切事物送入太空的主要運載工具。這將率先始于 SpaceX 下一代更大的“星鏈”衛星，該衛星旨在為 SpaceX 的太空互聯(lián)網(wǎng)擴容。
為了讓人類(lèi)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)射的航天飛機的兩倍多。“星艦”有望成為人類(lèi)航天史上最強大的火箭，但這同時(shí)也意味著(zhù)，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(lái)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(chē)必須在加油站加油一樣。但是，像這樣規模的火箭在微重力下加油是前所未有的。尤其是對于火箭當前使用的低溫推進(jìn)劑，更是充滿(mǎn)了挑戰。
在這方面，SpaceX 的研發(fā)還處于早期階段。該公司也承認，這將是一個(gè)艱難的障礙。SpaceX 首席運營(yíng)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挑戰，而且還會(huì )持續一段時(shí)間，直至我們完成這一任務(wù)。接下來(lái)，從技術(shù)角度講，加油可能是下一個(gè)重大挑戰。”
為了在旅途中給“星艦”提供燃料，SpaceX 設想建造三種不同的飛船。第一個(gè)將用于儲存推進(jìn)劑，它將發(fā)射并停放在近地軌道上。接下來(lái)是一輛加油機，它將把推進(jìn)劑運往倉庫。SpaceX 可能需要十幾架加油機來(lái)運送足夠往返月球的推進(jìn)劑，但 NASA 和 SpaceX 還沒(méi)有公布確切的數字。
一旦“星艦”的燃料庫足夠滿(mǎn)，就可以發(fā)射第三種飛船：即載人飛船。它需要配備一個(gè)供機組人員和乘客使用的機艙，以及一個(gè)生命維持系統。這艘“星艦”將與燃料庫對接，為前方的漫長(cháng)旅程加滿(mǎn)油箱。
低溫推進(jìn)劑
給“星艦”加滿(mǎn)油不會(huì )像給汽車(chē)加油那么簡(jiǎn)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。當倉庫繞地球運行時(shí)，它一半的時(shí)間將在寒冷的黑暗中度過(guò)，而另一半時(shí)間將在陽(yáng)光直射下度過(guò)。因此，飛船倉庫內部需要適當的絕緣，外部需要屏蔽，并需要制冷來(lái)抵御高溫。為了避免潛在的災難性壓力積累，還需要堅固的閥門(mén)來(lái)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轉移到倉庫中，然后再轉移到搭載人類(lèi)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，如此大規模地使用過(guò)這些推進(jìn)劑。
NASA 低溫流體管理辦公室的項目副經(jīng)理勞倫・阿明（Lauren Ameen）在接受采訪(fǎng)時(shí)稱(chēng)：“我們不確定的事情有很多。在太空中轉移低溫推進(jìn)劑的許多流體物理學(xué)，還不是很清楚。”
到目前為止，轉移和儲存類(lèi)似推進(jìn)劑的空間實(shí)驗，只是在國際空間站（ISS）上進(jìn)行了非常小規模的測試。而 SpaceX 對其推進(jìn)劑儲存和轉移的設想要復雜得多。
一大串待辦清單
對 SpaceX 來(lái)說(shuō)，第一步需要證明它可以將推進(jìn)劑從一艘飛船轉移到另一艘飛船。至于何時(shí)會(huì )實(shí)現這一點(diǎn)，目前還不清楚。
NASA“阿爾忒彌斯”登月計劃載人著(zhù)陸系統項目經(jīng)理麗莎・沃森-摩根（Lisa Watson-Morgan）說(shuō)：“這可能不會(huì )早于成功試飛后的六個(gè)月，甚至會(huì )持續更長(cháng)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(cháng)串挑戰。長(cháng)期以來(lái)，批評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)往往證明他們是錯的。
如今，NASA 仍認為，“星艦”有可能在 2025 年之前登上月球。摩根說(shuō)：“我絕對相信 NASA 和 SpaceX 會(huì )實(shí)現這一目標。但是，2025 年可能是一個(gè)挑戰。雖然這是可行的，但首先‘星艦’需要證明它可以完好無(wú)損地到達太空。”
