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

  • 【智造未来】高空慧眼 瞰清华夏——卫星遥感测绘技术

  • “参与式”打卡博物馆,在文物的静默中寻找共鸣

独家策划

推荐阅读
最新气候数据显示,全球气温仍然极高,2025年将与2024年一道成为有记录以来最热的一年。
2025-05-19 10:49
5月17日,江西省首颗自主发射的生态环境监测卫星“南昌航空一号”,在甘肃酒泉卫星发射中心成功发射入轨。
2025-05-19 10:47
航天科技看似遥远,其实与我们的生活息息相关,“高高在上”的航天实验,正在引导一场由科技创新驱动的产业变革,重塑着我们的生活方式。
2025-05-19 10:46
为提升各种场景下荧光成像性能,北京大学席鹏团队和深圳大学屈军乐团队合作,通过计算机视觉与荧光显微的融合,提出了一种暗通道光学层切算法使显微成像性能得到大幅提升。
2025-05-19 10:42
《2025中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》18日在北京发布,卫星导航专利申请总量累计突破12.9万件,继续保持全球领先。
2025-05-19 10:07
AG600“鲲龙”批生产首架机(1101)18日在广东珠海成功完成生产试飞,标志着AG600飞机通过取得生产许可证(PC)的关键环节,实物状态满足PC构型要求。
2025-05-19 10:05
去年3月,他和团队在人类历史上第一次为引力子“画像”,那篇发表在国际权威学术期刊《自然》上的论文,就在这里诞生。
2025-05-16 10:55
著名学者、南京师范大学教授郦波老师亮相总决赛直播间,与全国诗词爱好者云端相聚。央视诗词大会选手与作业帮第二届古诗词冠军狭路相逢,上演巅峰较量。
2025-05-19 13:55
星星“眨眼睛”,并不是“真身”在动,而是光线的折射率出现了波动,导致肉眼观察下的星星,与其“真身”所在位置的偏移距离在短时间内发生了变化。通常,白天发生的大气湍流更加强烈,导致折射率波动更大,星星“眨眼睛”也更频繁,只是我们观察不到。
2025-05-16 09:52
气象监测显示,5月12日以来,我国华北南部、黄淮地区等出现35摄氏度以上高温天气。中央气象台预计,16日起,我国黄淮中西部、华北南部等地部分地区将出现高温天气,19日至21日,高温天气强度增强、范围扩大,陕西关中盆地、河南中西部等地部分地区日最高气温可达37—39摄氏度,局地40摄氏度。
2025-05-16 09:51
科学家发现,将一段人类特有的基因片段插入小鼠体内,可以让它们的大脑长得更大。为了找出人类HARE5与黑猩猩的差异,Silver和同事确定了其中4个遗传突变,每个突变都能同时增强黑猩猩和人类细胞的增殖能力。
2025-05-16 09:50
中国科学技术大学教授孙林峰、副教授刘欣团队与教授谭树堂团队合作,在植物激素运输领域取得重要研究进展。研究团队进一步解析了AUX1蛋白在CHPAA结合状态下的结构,为其抑制机理提供了见解,并提出AUX1蛋白依赖于质子浓度梯度介导生长素内向运输的转运模型。
2025-05-16 09:47
在这项研究中,胡晗带领的研究团队利用高精度CT扫描和三维重建技术,对保存完好的芝加哥始祖鸟标本进行了详细研究。
2025-05-16 09:42
研究显示,鸟类、哺乳类甚至龟类的大脑在过去3.2亿年里,经历了一场精彩的大脑神经元演化历程,走出了截然不同但又殊途同归的智慧发展之路。
2025-05-15 10:04
南京航空航天大学科研团队联手中外学者创新研发出储能密度较高的新型纳米复合薄膜储能器件,其储能密度可达215.8焦/立方厘米,刷新介电储能密度国际最高纪录。
2025-05-15 10:03
宇宙的命运与其天体命运息息相关,而其中恒星的最终“寿命”一直是人类探索的重要命题。
2025-05-15 10:02
周天军表示,这项研究不仅揭示了全球变暖下区域季风的演变规律,更凸显了古气候研究在气候变化预测中的独特价值。通过开展古今对比研究,丰富的古记录数据所揭示的历史变化事实,将会成为我们有效应对未来的重要参照物。
2025-05-15 10:01
种业振兴行动实施以来,我国农作物长期战略保存种质资源已超过58万份,其中蕴含着极为丰富的作物遗传基因密码,犹如“天书”亟待破解。近日,由中国农业科学院作物科学研究所发起、腾讯参与支持的作物种质资源“天书计划”正式启动。
2025-05-15 04:10
党的二十届三中全会提出“构建同科技创新相适应的科技金融体制”,为做好科技金融大文章提出了更高要求。
2025-05-14 17:50
中国科学院金属研究所研究员刘岗团队发展了“漂浮策略”和“维度定制”相结合的新策略,如同给二氧化钛穿上了“水上行走鞋”,赋予了材料可漂浮于中性水溶液表面的特性,为塑料转化提供了极具竞争力的替代方案。
2025-05-14 09:44
加载更多