点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:马斯克的星舰首飞,到底是成功了还是失败了?
首页> 光明科普云> 图文 > 正文

马斯克的星舰首飞,到底是成功了还是失败了?

来源:蝌蚪五线谱2023-05-02 14:53

  最近,SpaceX公司又进行了发射试验。4月20日,SpaceX公司尝试了超重-星舰组合体的首次轨道级试射任务。

  结果大家都已经知道,超重-星舰组合体在点火升空约239秒后,在数个发动机熄火、箭体严重倾斜、翻滚的情况下,最终爆炸解体,场面颇为壮观。

  发射前的超重-星舰组合体(左)以及发射失败后的爆炸画面(右)

  图源:SpaceX公司

  准备良久的试射任务以火箭爆炸收场,本该是一件令人垂头丧气的事情,可马斯克看上去却挺高兴,还在推特发消息向任务团队祝贺。

  那么这次试射到底是成功还是失败了?莫非马斯克是死要面子不肯承认错误吗?

  其实对于本次试射任务,马斯克及他的团队把预期放得足够低。他曾预计成功率只有50%。但由于本次试射任务标志着SpaceX公司进入了探索行星际旅行的全新阶段,因此尽管发射成功的可能性不大,却仍然引来了航天爱好者的全程关注。

  说到这里,可能有的同学已经搞不清了:从2008年开始,马斯克就带领着一帮人一次又一次地试射,不是已经发射成功又回收成功了吗?这次又在搞啥捏?

  趁这个机会,我们就来捋一捋。

  航天发射两大件:火箭和航天器

  火箭和航天器是各国航天发射任务中的“标配”。

  以我国为例,风云气象卫星、北斗导航卫星、神舟载人飞船、嫦娥系列月球探测器、天问一号火星探测器和天宫空间站等等都被称为航天器,它们以天体力学的运动规律在太空中飞行,并用于完成载人、探测等任务。

  在研发过程中,工程师们除了要让航天器具备完成预定工作任务的能力,还要使其具备良好的抵抗宇宙辐射、极端温度环境和微流星体超高速冲击的能力。

  嫦娥三号(左),天宫一号(中)和天问一号(右)

  图源:cnsa

  而火箭则是将这些航天器安全送入太空的运载工具,航天器越重、预定到达的飞行轨道越高,对火箭的综合能力要求也就越严格。由大气层中的飞行环境远比真空中要复杂,所以在航天发射任务中,火箭点火发射及其升空后两分钟内是最容易发生事故的阶段。

  目前,世界各国都在不遗余力地研制性能更为强大的火箭,保障航天发射任务。

  神舟系列火箭(图源:中国大百科全书数据库)

  马斯克的SpaceX做了哪些事?

  SpaceX公司是一家由美国航天局NASA支持并发展壮大起来的民营商业航天服务商。自成立以来,它的 任务就是研制可重复使用的火箭和货运/载人航天器。

  降低材料成本和实现重复使用是马斯克降低航天发射成本的两大法宝。

  听说钛合金、碳纤维等航天材料太贵?那我就用不锈钢来造火箭吧!

  火箭发射一次就扔的做法太过浪费,费用太高?那我就把发射出去的火箭再接回来继续用呗!

  而SpaceX公司的研发方式也很简单直接。在NASA的支持下,SpaceX公司快速完成了一轮又一轮的地面试验和发射试验。

  你让我在试验前先严密论证,以确保万无一失?不存在的,只管试就是了,哪里失败了就在哪里打一个补丁,然后继续试。这种令大家瞠目结舌的 “程序员在线修bug”式研发手段曾经屡战屡败,一度使SpaceX濒临破产边缘,但最终还是取得了不小的成功。

  SpaceX公司的失败案例

  图源:SpaceX公司

  从2008年到2020年,经过上百次的迭代测试,SpaceX逐步掌握了货运/载人龙飞船的降落伞溅落回收技术和猎鹰9号运载火箭的反推垂直着陆技术。通过龙飞船和猎鹰火箭的重复回收使用,马斯克大大降低了航天发射的成本,接了大量商业航天订单在手,一时间风头无两。

  载人龙飞船(左)和猎鹰9号火箭(右)

  图源:维基百科

  SpaceX的星舰首飞试验

  马斯克的雄心并不止于此,他最终想实现的是火星移民。但为了把航天器顺利地运送到火星,SpaceX公司现有的猎鹰火箭推力远远无法满足要求。

  为此老马又开始了迭代进化:既然配备有27台猛禽发动机的重型猎鹰9号火箭都不够用,那我就用33台高功率猛禽发动机攒一个“超重”的猎鹰火箭吧!没错,这个新型火箭就叫做 超重猎鹰火箭(SuperHeavy)。而在超重火箭上方的航天器,要比龙飞船要大得多,被命名为星舰(Starship)。

  从2018到2022年,SpaceX制造了30多个星舰原型机,进行了大量地面试验和大气层内飞行试验,一步步地摸索了星舰发射与反推垂直回收技术。本月的发射测试,则是首次尝试轨道级发射任务,也就是看看能不能让星舰发射在近地近轨道附近飞行一段距离。

  按照原计划,超重-星舰组合体发射升空后,超重猎鹰将首先受控降落,而星舰则绕地球飞行将近一圈后在海上溅落回收。

  超重-星舰组合体的飞行计划

  图源:中国航天报

  不过,在发射之初,组合体就因故障而出现了明显的弹体倾斜现象。到第67秒时,可以发现一共有6台发动机熄火了。这样一来,整个星舰受到的推力不再平衡,因此越飞越歪,还出现了翻滚现象,最终只能以引爆告终,最大飞行高度39公里。

  ↑↑↑点火后17秒,组合体发射成功,整体略有倾斜,发动机初始故障3台

  图源:Space X公司

  ↑↑↑点火后1分47秒,组合体倾斜严重,发动机故障6台,出现泄露情况

  图源:Space X公司

  ↑↑↑点火后2分26秒,组合体开始翻滚

  图源:Space X公司

  ↑↑↑点火3分59秒,组合体爆炸

  图源:Space X公司

  对于马斯克而言,即使星舰在地面当场爆炸都是可以接受的(以前又不是没有发生过),而这次星舰在飞行了这么久后才爆炸,已经是非常棒了。

  同时,这次试验证明了星舰的技术路线具有一定的可行性,后期只要排除发动机失控的故障就可以了。这就是马斯克对本次首飞失利评价颇高的原因。

  写在最后

  马斯克和他的SpaceX在商业航天中不断尝试。我国在此领域进展如何呢?

  其实,早在1985年,我国就开始将自行研制的长征三号火箭推向了国际商业航天市场,并在之后的几年内多次成功发射国外卫星,一度占据了国际市场的9%份额。但在1999年,美国发布了所谓的《考克斯报告》,据此指责中国窃取美国航天技术,并禁止任何使用美国零部件的卫星由中国完成发射任务。此后,中国航天开始进入一段漫长的低谷期,直到2005年才又开始进入国际市场。

  长征二号火箭为美国休斯公司发射卫星

  图源:中国运载火箭技术研究院

  即使是这样,如今的中国航天做到了载人航天、月球探测和深空探测的壮举,我们有理由相信,中国航天人最终会以自己的方式,探索出全新的低成本商业航天之路。

  参考文献:

  [1] SpaceX. 维基百科 https://zh.wikipedia.org/wiki/SpaceX#SpaceX%E6%98%9F%E8%89%A6_2

  [2] “星舰”首飞分析. 中国航天报 https://www.163.com/dy/article/I3BM1G5L0552D3NO.html

  [3] 1985-2015:初探商业化的中国航天. 钛禾产业观察 https://k.sina.com.cn/article_6774587394_193cc000202000uwit.html

  [4] 20多年前长二捆火箭发射“澳星”:签合同时火箭还在图纸上。中国运载火箭技术研究院 http://calt.spacechina.com/n488/n754/c4237/content.html

  作者:崔天宁 兵器工业某研究所工程师

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 青海湖畔养路工

  • 多彩活动迎端午

独家策划

推荐阅读
历时8年、由全球多个机构38位科学家共同完成的一项国际研究发现,线粒体并非通过简单扩散为细胞核提供能量,而是铺设“专线”供能,即通过一种此前未知的直接物理连接将能量分子定向输送至细胞核。
2026-06-18 10:33
近日,2026年上海国际养老、辅具及康复医疗博览会落幕。本次展会直观印证,人工智能既是夯实基础养老保障的务实抓手,更是释放银发经济增长潜力的核心引擎。
2026-06-18 10:32
奇索姆不会中文,叶子不会英文,但这并没有妨碍两人在短短几分钟内就交上了朋友,她们的“秘密武器”正是人工智能(AI)。
2026-06-18 10:29
高精度感知技术如何打破实验室的“围墙”,深度融入我们的日常生活?答案,就藏在量子科技与芯片工程的交汇点——让量子“住”进芯片。
2026-06-18 10:28
如各大顶尖研究型高校一样,数学学科的全球竞争力需要长期稳定的支持,时间会证明数学研究和人才培养的后劲十足。
2026-06-18 10:24
与依赖相对固定会话管理结构的传统5G核心网络不同,新技术引入AI驱动的预测与控制能力,可根据不同业务需求实时优化会话管理、数据传输路径和服务质量,实现网络资源的动态调度。未来,团队还计划开发支持低轨卫星通信的核心网与传输网融合技术,构建融合业务、计算和网络的新一代6G核心架构。
2026-06-17 09:32
荷兰阿姆斯特丹大学医疗中心研究人员宣布,他们开展的全球首例针对遗传性疾病的体内CRISPR疗法三期临床试验取得成功。这把“剪刀”,为许多遗传性疾病患者剪开了新天地,预示着遗传病治疗或将从“延缓病情”迈向“治愈疾病”的新时代。
2026-06-17 09:28
交通运输是维系国民经济运行的重要基础,在碳排放总量中,交通运输领域占比高、减排难度大。针对水路运输降碳难题,我国正聚焦核心技术攻坚、示范船舶落地、配套体系完善,多措并举突破行业绿色转型壁垒。
2026-06-17 09:23
未来产业培育周期长、市场风险大,单一政策工具难以奏效,必须构建覆盖全生命周期、多元主体协同发力的政策矩阵。未来产业发展涉及面广、风险点多、迭代速度快,必须突破条块分割,构建集中统一、协同高效、安全可控的现代化治理体系。
2026-06-17 09:18
深海水虱是一种生活在深海的巨型甲壳动物,在缺乏稳定食物供给的情况下可存活五年之久。深海环境黑暗、寒冷、食物极度匮乏,如何克服寡营养环境对生存的威胁是深海生物面临的最大挑战。
2026-06-17 09:15
韩国首尔国立大学工程学院科学家研制出一款高性能有机发光二极管,集成了高导电性透明金属电极,透光率超过93%,有望在先进显示器等众多领域大显身手。所得器件兼具优异的透明度与电致发光性能,底层的有机层也安然无恙,充分彰显出该技术在下一代透明显示应用中的巨大潜力。
2026-06-16 09:27
《自然·医学》杂志15日报道了一种皮质内脑机接口(BCI)突破。该参与者累计使用该系统超过3800小时,共发出183060个句子(近200万词),平均每分钟56词,其中92%的句子被评定为“基本正确”或更佳。
2026-06-16 09:26
未来产业是科技创新和产业创新深度融合的产物,是技术突破催生的全新赛道,对于发展新质生产力具有先导性、引领性作用。未来产业的根基在于创新,没有源头创新,就没有未来产业的萌芽;没有持续创新,就没有未来产业的壮大。统筹科技自立自强与全球创新合作是夯实未来产业发展根基的关键。
2026-06-16 09:25
随着高密度发射成为常态,力箭一号火箭控制系统逐步实现软、硬件产品全链路自主可控。“目前,箭上配套设备缩减50%,地面设备削减80%,火箭电测周期由原来的1个月压缩到1周以内。
2026-06-16 09:23
作者:尚俊杰、王淑文(分别系北京大学教育学院副院长兼学习科学实验室执行主任、中国高等教育学会学习科学研究分会常务副理事长兼秘书长;将学习科学的研究成果深度融入AI教育系统的设计、开发与应用全过程,是提升教育质量、避免技术滥用的关键。
2026-06-16 09:22
数据显示,今年4月,中国汽车出口继续保持快速增长,同比增长超过70%,其中,新能源汽车表现最为亮眼,当月出口43万辆,环比增长16%,同比增长约110%。在海外社交媒体上爆火的“中国汽车”标签,以一种独特的方式为中国的全球气候治理贡献写下新注脚。
2026-06-16 09:17
随着人工智能技术的不断突破和应用场景的加速拓展,AI相关领域人才需求攀升将成为未来较长一段时间内劳动力需求的重要趋势特征。企业作为劳动力市场的需求主体,也应主动应对AI技术变革,推动内部数字化转型,提升生产效率。
2026-06-15 09:17
智能经济带来的技术提升,不是对传统产业的简单替代,而是通过“人工智能+”行动实现全方位赋能。面对全球人工智能治理规则正在形成的窗口期,我国既要在技术上对标一流,更应在治理上贡献智慧,助力全球AI治理变革。
2026-06-15 09:16
过了芒种,在河南省获嘉县照镜镇樊庄村,村民宋其文家里的麦田已开镰,但他不慌不忙,心里稳得很。宋其文感受到的智慧灌溉来源于水肥一体机搭载的作物高效用水智能决策系统,在那里,天空地数据持续搜集,不断优化生成实时灌溉决策方案。
2026-06-15 09:16
在率先落地的机器人、数字人营业性演出场景中,符合条件的经营主体可将机器人、数字人作为演职人员纳入管理范畴。”  北京经开区有关负责人表示,下一步将持续优化试点流程、稳步扩大试点范围,做到放而不乱、管而有序、服务到位,全力扶持新业态、培育新主体、壮大新产业。
2026-06-15 09:15
加载更多