SpaceX星艦SN10穩(wěn)定落到指定地點(diǎn)，卻意外爆炸

北京時(shí)間 3 月 4 日凌晨，馬斯克的 SpaceX 又完成了一次星艦 Starship 原型機(jī)試飛。

這次代號(hào)為 SN10 的原型機(jī)終于不負(fù)眾望，圓滿(mǎn)完成了起飛、空中轉(zhuǎn)體、空中引擎熄火并重新點(diǎn)火以及最困難的降落回收。胖胖的飛船穩(wěn)穩(wěn)地落到了指定地點(diǎn)。

可就當(dāng)人們認(rèn)為任務(wù)圓滿(mǎn)成功，SN10 創(chuàng)造歷史、功成身退之際，原本安安靜靜矗立在降落點(diǎn)的飛船突然爆炸，巨大的推力將其炸飛到半空中。

最后，在耀眼火光和直播觀眾的驚呼聲中，飛船摔得粉身碎骨。

圖 | SN10 爆炸瞬間（來(lái)源：SpaceX 官網(wǎng)）

飛船的爆炸是所有人都沒(méi)預(yù)料的意外狀況。當(dāng)時(shí)是飛船落地后的 8 分鐘左右，SpaceX 官方直播已經(jīng)停止，是一些航空航天愛(ài)好者的直播頻道捕捉到了這一瞬間。

飛船爆炸后，SpaceX 和馬斯克并未在第一時(shí)間給出回應(yīng)或具體原因。許多人猜測(cè)，爆炸或許是甲烷泄露所致。

此前，SN8 和 SN9 兩次試飛均留下小遺憾，一次是降落速度太快，另一次是飛船船身傾斜角度過(guò)大，最終結(jié)局都是被炸得粉身碎骨。

SN10 似曾相似的謝幕方式，彷佛是 SN 系列飛船的命運(yùn)在冥冥之中早已注定。

無(wú)論怎樣，這次 SN10 的成功著陸依舊值得慶祝。這標(biāo)志著 SpaceX 又完成了一項(xiàng)具有里程碑意義的飛行測(cè)試，Starship 原型機(jī)的操控技術(shù)得到了系統(tǒng)性驗(yàn)證。作為肩負(fù) SpaceX 載人登陸月球和火星夢(mèng)想的原型機(jī)，SN10 的成功降落無(wú)疑給了 SpaceX 莫大的鼓舞。

“一次漂亮的著陸，我們實(shí)現(xiàn)了此次試飛想要實(shí)現(xiàn)的全部既定目標(biāo)，”SpaceX 在直播中表示，“祝賀我們的 Starship 團(tuán)隊(duì)！SN11 測(cè)試也將在不久之后展開(kāi)?！?/p>

除了如此戲劇性的結(jié)局，此次發(fā)射還有一個(gè)小插曲。發(fā)射日當(dāng)?shù)叵挛?2 點(diǎn)左右，SN10 第一次試飛努力在倒計(jì)時(shí)最后 0.1 秒突然中止，當(dāng)時(shí)引擎已經(jīng)點(diǎn)火，但電腦控制系統(tǒng)發(fā)出了中止指令。

SpaceX 對(duì)此進(jìn)行了緊急調(diào)查，馬斯克隨后發(fā)推表示，問(wèn)題出在火箭推力標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定上，數(shù)值設(shè)置的有些 “保守”，因此需要提高火箭的推力限制。好在試飛窗口還有不少時(shí)間，最終完成了第二次測(cè)試。

從 SN1 到 SN10

從 2020 年開(kāi)始，SpaceX 的星際飛船原型 SN 系列便開(kāi)始了試飛之旅，從 SN1 到如今的 SN10 經(jīng)歷了種種測(cè)試，也屢遭失敗。即便如此，SpaceX 也沒(méi)打算停止對(duì)星艦 Starship 的探索。

去年 2 月到 4 月，未裝載前錐和引擎的 SN1、SN2、SN3 相繼進(jìn)行了液氮推進(jìn)劑裝載和低溫壓力測(cè)試，但出現(xiàn)了爆炸、泄露和機(jī)身扭曲變形等問(wèn)題，測(cè)試以失敗告終，原型飛船無(wú)法重復(fù)使用。

SN4 是首個(gè)通過(guò)低溫載荷測(cè)試的原型機(jī)，SpaceX 當(dāng)時(shí)表示要用它進(jìn)行飛行測(cè)試，但遺憾的是，SN4 未能完成后續(xù)的靜態(tài)點(diǎn)火測(cè)試，出師未捷身先死，一片火光將飛船撕成了滿(mǎn)地碎片。

時(shí)間來(lái)到 8 月份，繼承 SN4 衣缽的 SN5 和 SN6 進(jìn)行了改良和升級(jí)，兩臺(tái)原型機(jī)均成功升空 150 米，試飛時(shí)間持續(xù)約 1 分鐘并成功落地。功成身退的兩臺(tái)原型機(jī)在 2021 年初被拆解。

到了 SN7 這一代，SpaceX 采用了與前幾代不同的材質(zhì)用料，把此前原型飛船所使用的 301 不銹鋼，替換成了 304L 不銹鋼，也就是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的不銹鋼鍋的材質(zhì)。測(cè)試成功后，將來(lái)的新星艦都將改用 304L 不銹鋼。馬斯克曾發(fā)文表示，“雖然它不是最輕的材料，但更便宜。”

按照馬斯克的說(shuō)法，這與其他由碳纖維材料制成的火箭相比，讓星艦的生產(chǎn)更具成本效益，也更快。碳纖維的價(jià)格是每公斤 135 美元，在制造過(guò)程中 35% 的碳纖維都會(huì)變成廢料，綜合成本達(dá)到每公斤 200 美元以上；而不銹鋼每公斤才 3 美元，合理使用也能提供高強(qiáng)度和隔熱性能，每艘星艦的制造成本可降低至 500 萬(wàn)美元，而且制造效率很高，堪稱(chēng)是一次大膽的嘗試。

為了測(cè)試性?xún)r(jià)比最高的材質(zhì)，找到星艦原型的性能極限數(shù)據(jù)，SpaceX 成功進(jìn)行了數(shù)次 “故意爆炸試驗(yàn)”，由代號(hào)為 SN7.1 和 SN7.2 兩臺(tái)罐狀測(cè)試機(jī)執(zhí)行，鋼材厚度分別是 4 毫米和 3 毫米。

最終，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá) 7 小時(shí)左右的低溫加壓測(cè)試，SN7.1 在巨大壓力測(cè)試下崩潰，而 SN7.2 通過(guò)了一次低溫加壓測(cè)試，但在第二次測(cè)試中出現(xiàn)泄漏問(wèn)題，目前在等待下次測(cè)試，也可能是直接拆解。

SpaceX 星艦在經(jīng)歷超過(guò)七次（SN 原型機(jī)之前還有更早的 Mk 系列原型機(jī)）的迭代升級(jí)后，于去年 12 月挑戰(zhàn)了 12.5 千米高空試飛，飛船代號(hào) SN8。

試飛過(guò)程令人印象深刻，它的起飛、上升、空中轉(zhuǎn)體都十分順利，在達(dá)到既定高度后開(kāi)始以 95% 的自由落體返回地面，正如體操運(yùn)動(dòng)員那樣，回落的過(guò)程中還在空中進(jìn)行了一個(gè)優(yōu)雅的翻轉(zhuǎn)。

然而在落地過(guò)程中，SN8 雖然調(diào)整為垂直姿態(tài)，但未能順利減速，導(dǎo)致落地速度過(guò)快，飛船徑直撞向地面并炸毀，功虧一簣。

SpaceX 事后表示，事故原因是裝有著陸推進(jìn)劑（甲烷）的燃料箱出現(xiàn)失壓?jiǎn)栴}，因此用于著陸的引擎沒(méi)有獲得足夠燃料，未能產(chǎn)生有意義的推力。此外，一些人觀察到引擎產(chǎn)生了綠色火焰，SpaceX 解釋稱(chēng)，這也是由于甲烷供給不足，導(dǎo)致一臺(tái)引擎內(nèi)部的銅開(kāi)始燃燒。

盡管 SN8 最終墜毀，可馬斯克和 SpaceX 一致認(rèn)為試飛算得上成功，畢竟是試飛項(xiàng)目，除了著陸，其他部分都圓滿(mǎn)完成，成功展示了大多數(shù)主要的測(cè)試目標(biāo)，拿到了許多寶貴的測(cè)試數(shù)據(jù)。

等到今年 2 月的 SN9，它和前輩 SN8 執(zhí)行的任務(wù)幾乎一致，包括依次關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，將推進(jìn)劑從主油箱轉(zhuǎn)移到降落用副油箱，通過(guò) “Belly Flop” 腹部朝下的翻轉(zhuǎn)動(dòng)作以實(shí)現(xiàn)空中轉(zhuǎn)身，以及通過(guò)火箭上的四個(gè)襟翼實(shí)現(xiàn)空中控制降落。唯一的不同點(diǎn)是 SN9 的飛行高度只有 10 千米。

人們期待 SpaceX 能從 SN8 的爆炸中吸取經(jīng)驗(yàn)，但并未得償所愿。在最后著陸階段，SN9 本應(yīng)啟動(dòng)兩個(gè)引擎控制姿態(tài)并減速，但其中一個(gè)未能正常啟動(dòng)，導(dǎo)致飛船姿態(tài)出現(xiàn)了大角度傾斜，隨后在尚未垂直的狀態(tài)下高速撞擊地面，引發(fā)爆炸。

承載火星殖民夢(mèng)想的星艦

盡管 SN10 最終以爆炸收尾，但它的成功著陸至少說(shuō)明 SpaceX 解決了前兩次著陸失敗的問(wèn)題，也標(biāo)志著它離登陸月球和殖民火星的夢(mèng)想更近了一步。

與 SpaceX 旗下的常規(guī)火箭垂直回收相比，SN 系列星艦的體型偏胖，因此需要一種特殊的空氣動(dòng)力學(xué)來(lái)幫助其平穩(wěn)降落。這就是安插四個(gè) “小翅膀” 的作用所在，它們能夠在空中輔助滑翔，快速調(diào)整飛行器的姿勢(shì)和方向。

在人類(lèi)航天史上，真正投入實(shí)用且?guī)е?“翅膀” 具備滑翔能力的太空飛船并不多，讓人印象最深刻的就是航天飛機(jī)，不過(guò)，航天飛機(jī)彼時(shí)還是參照了飛機(jī)的外形設(shè)計(jì)，而 SpaceX 星艦的設(shè)計(jì)就另辟蹊徑，它打破了固有的太空飛船樣式，然后與自家比較成熟的火箭回收技術(shù)相結(jié)合，形成了一套獨(dú)具特色的返航方案，且成本大大降低。

星艦作為 SpaceX 面向未來(lái)的下一代發(fā)射載具，在 2017 年 9 月由馬斯克正式公布了比較確切的計(jì)劃，它未來(lái)可代替獵鷹 9 號(hào)、獵鷹重型運(yùn)載火箭以及載人龍飛船等，不僅可執(zhí)行地球軌道任務(wù)，也可完成登陸月球以及火星的任務(wù)，該火箭系統(tǒng)曾被命名為 “BFR”，即 “Big Falcon Rocket” 的縮寫(xiě)，到目前，SpaceX 官網(wǎng)已將這套發(fā)射系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為星艦。

整個(gè)火箭的高度約為 120 米，該發(fā)射系統(tǒng)的第一級(jí)助推器稱(chēng)為超級(jí)重型（Super Heavy），長(zhǎng) 70 米，或?qū)⒋钶d 28 個(gè)猛禽火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，總共提供約 72 MN 起飛推力；第二級(jí)飛船則稱(chēng)為星艦（Starship），長(zhǎng) 50 米，能夠?qū)⒀b有 100 噸的有效載荷送上地球軌道，不僅能夠往返地球大氣層重復(fù)使用，而且還能在軌加注燃料，該飛船將最終裝有 6 臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)，其中包括 3 臺(tái)針對(duì)海平面推力進(jìn)行優(yōu)化的發(fā)動(dòng)機(jī)，以及另外 3 臺(tái)針對(duì)太空真空環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化的發(fā)動(dòng)機(jī)。

如果說(shuō)登陸火星的目標(biāo)仍然比較遠(yuǎn)，那么重返月球可能是即將到來(lái)的壯舉，按照美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）制定的阿爾特彌斯 (Artemis) 登月計(jì)劃，人類(lèi)將有望在 2024 年再次登月。

2020 年 5 月，NASA 已將三份合同交給商業(yè)供應(yīng)商，進(jìn)行開(kāi)發(fā)月球著陸系統(tǒng)。該系統(tǒng)將在五年內(nèi)將宇航員帶到月球表面，SpaceX 的星艦飛船便是其中之一，在總額近 10 億美元資助中，藍(lán)色起源獲得 5.79 億美元，Dynetics 團(tuán)隊(duì)獲得 2.53 億美元；而對(duì) SpaceX 的資助最少 ，僅有 1.35 億美元。

NASA 授予 SpaceX 合同曾讓不少人感到驚訝，他們對(duì) SpaceX 雄心勃勃的項(xiàng)目一直持懷疑態(tài)度，因?yàn)轳R斯克曾表示要建造數(shù)百艘星艦來(lái)定居火星，這聽(tīng)起來(lái)像是癡人說(shuō)夢(mèng)。不過(guò) NASA 局長(zhǎng)吉姆?布里登斯坦（Jim Bridenstine）對(duì)此曾回應(yīng)稱(chēng)，美國(guó)宇航局不能忽視這一系統(tǒng)的潛力?！盀槭裁匆o他們簽合同？答案是因?yàn)?SpaceX 確實(shí)擅長(zhǎng)迭代測(cè)試和改進(jìn)，他們的設(shè)計(jì)方案具有變革性，有望極大降低登月成本，增加開(kāi)發(fā)月球的機(jī)會(huì)”。

星艦一體成型的設(shè)計(jì)集成了充沛的動(dòng)力系統(tǒng)，較大空間的載人艙和貨倉(cāng)，還能通過(guò)在太空中進(jìn)行燃料補(bǔ)給往返月球，如果成功無(wú)疑是一種理想的星際旅行選擇。

SN10 的成功著陸，也正式揭開(kāi)了星艦的新篇章，馬斯克距離實(shí)現(xiàn)自己的星際移民夢(mèng)更近了一步。

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原文標(biāo)題：功敗垂成！SpaceX星艦SN10成功著陸，卻意外爆炸

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