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

  • 纳木错科考 湖泊岩芯钻探进行时

  • 重庆5区县降下特大暴雨

独家策划

推荐阅读
田间试验结果显示,与当地常规土壤管理技术相比,黑土健康增粮关键技术可以提高土壤有机质0.2~0.3个百分点,化肥减量10%~20%,使作物增产8%~15%。目前,该系列技术推广面积已达300万亩,辐射带动800万亩,为黑土地粮食产量再创新高奠定基础。
2024-07-12 09:42
归国途中,他致信美国布朗大学罗恩·丘尔教授,深情写道:“那个名为中国的国家是我的祖国。”理由如此郑重,以至在颠簸的远洋轮船上,正受病痛之苦的应崇福,字迹依旧工整,不忍有一丝潦草。
2024-07-12 09:43
该研究首次构建了最大规模的泛癌种脉管系统全息细胞图谱,为深入理解肿瘤血管生成的复杂过程提供了全景视角,并为临床提升抗血管生成治疗疗效提供了科学方案。
2024-07-12 09:43
生态保护红线是中国生态文明建设的重要制度创新和重大决策部署。白皮书指出,为筑牢海洋生态屏障,中国对海洋生态保护重点区域作出系统安排,优先将生物多样性维护、海岸防护等生态功能极重要区、海岸侵蚀等生态极脆弱区划入海洋生态保护红线严格保护。
2024-07-12 09:44
新能源云平台将新一代信息技术与新能源全价值链、全产业链、全生态圈业务深度融合,聚集全数据要素。目前,平台已接入新能源场站超600万座,服务各类企业1.6万余家。
2024-07-12 09:44
“目前,以传统通用航空和新型无人机产业为基础的低空经济正在蓬勃发展。为了推进低空经济健康发展,民航局统筹推进传统通用航空转型升级与新兴无人机产业创新发展,在继续强化顶层设计和规划引领的基础上,加强适航审定体系和能力建设,完善基础设施建设标准,推动低空服务保障体系建设,强化安全运行监管,规范市场管理。
2024-07-11 09:46
看似平淡无奇的一句话却让罗锡文在心中暗自琢磨:“什么时候不用人插秧就好了。针对广西农业发展的“堵点”,罗锡文还建议,做好顶层设计,提高农机企业的技术创新能力,提高社会化组织的服务能力,增强相关领域的科研力量。
2024-07-11 09:36
记者10日从中国汽车工业协会获悉,2024年1月至6月,我国新能源汽车产销量分别达492.9万辆和494.4万辆,同比分别增长30.1%和32%,市场占有率达35.2%。
2024-07-11 09:51
10日发布的《黄岩岛海域生态环境状况调查评估报告》显示,黄岩岛海域环境质量优,珊瑚礁生态系统健康。
2024-07-11 09:50
日前,中国科学技术大学潘建伟、陈宇翱、姚星灿、邓友金等人成功构建了求解费米子哈伯德模型的超冷原子量子模拟器。
2024-07-11 09:50
在大数据、云计算等核心技术的推动下,人工智能迎来前所未有的发展机遇,成为引领新一轮科技革命和产业革命的战略性技术,为经济高质量发展注入了新动能,是加快培育和发展新质生产力的重要引擎。
2024-07-11 09:49
7月9日,记者从上海交通大学获悉,该校自主研制的深海重载作业采矿车工程样机“开拓二号”,近日顺利完成深海试验航次。这是国内深海重载作业采矿车首次在4000米以深海底开展深海矿产资源试开采试验,验证了“开拓二号”技术性能已达国内领先、国际先进水平。
2024-07-10 09:20
从国家药监局获悉,我国持续实施医疗器械标准提高行动计划,重点支持人工智能医疗器械、新型生物医用材料等高端、创新领域标准研制,着力填补创新领域标准空白。
2024-07-10 09:19
“然而,如何针对应用场景的需求,实现大片段基因尺度DNA在基因组的高效精准整合,仍然是整个基因工程领域亟须突破的难题。该工具能够高效精准整合多种哺乳动物细胞中大片段基因,成功实现了以RNA为媒介的功能基因在多种哺乳动物基因组的精准写入。
2024-07-10 09:10
记者从国际相对论天体物理中心获悉,7月9日,第十七届马塞尔·格罗斯曼奖个人奖由该中心授予“中国天眼”首席科学家、中国科学院国家天文台研究员李菂,以表彰其领导最灵敏射电望远镜项目作出的开创性贡献。
2024-07-10 09:09
实现高水平科技自主自强,必须加强基础研究;而加强基础研究,增加经费投入是关键。在空间科学领域,“嫦娥六号”实现世界首次月背采样返回,“天问一号”成功着陆火星,中国空间站全面建成,国家太空实验室正式运行。
2024-07-10 09:08
9日,应急管理部组织视频调度会,连线各省、自治区、直辖市应急管理厅(局)和新疆生产建设兵团应急管理局,分析研判近期强降雨及洪水发展形势,针对性部署当前防汛抢险救灾工作。
2024-07-10 09:20
在实现中华民族伟大复兴的壮阔征程上,面对发展和保护这一世界性难题,如何走出一条可持续发展的新路子,既关乎民族永续发展,也关乎人类前途命运。
2024-07-10 09:18
“拔尖计划”最早于2009年由教育部、中共中央组织部、财政部联合启动,旨在吸引最优秀的学生投身基础学科,助力学生成长为基础学科领域的领军人才。
2024-07-10 09:18
一个优秀的科创人才,仅仅拥有科学知识与技能是远远不够的。培养科创人才的关键在于锻造思维方法、思维品质和个性化的兴趣与人格。
2024-07-09 09:34
加载更多