美國(guó)東部時(shí)間10月13日早上，如科幻片一般的“筷子夾火箭”場(chǎng)景，在美國(guó)得克薩斯州博卡奇卡星艦基地上演。
美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）新一代重型運(yùn)載火箭“星艦”進(jìn)行的第五次試飛，歷史性地實(shí)現(xiàn)了火箭一級(jí)助推器的半空捕獲回收。這標(biāo)志著“星艦”已經(jīng)基本完成了“可重復(fù)使用”的預(yù)期功能，開(kāi)啟人類(lèi)太空探索全新時(shí)代的齒輪正徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)。
此次“星艦”試飛的難點(diǎn)在哪？有何重大意義？SpaceX如何在快速迭代策略下完成一次又一次迅速而大膽的嘗試？南都、N視頻記者多方梳理，回顧“星艦”五次試飛前后，聚焦馬斯克和SpaceX的太空探索進(jìn)度以及近年來(lái)商業(yè)航天領(lǐng)域的發(fā)展亮點(diǎn)。
10月13日，“星艦”從位于美國(guó)得克薩斯州博卡奇卡的基地發(fā)射升空。新華社發(fā)
五次試飛：快速迭代測(cè)試策略
美國(guó)東部時(shí)間10月13日8時(shí)25分，“星艦”火箭準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)火升空。不久后，火箭一級(jí)助推器與二級(jí)飛船分離，朝著不同的目標(biāo)飛去。
8時(shí)32分左右，20多層樓高的火箭一級(jí)助推器經(jīng)過(guò)多次減速，以“豎直但略帶傾斜”的姿態(tài)緩緩靠近發(fā)射臺(tái)，最終成功被發(fā)射臺(tái)的機(jī)械臂像筷子一樣在半空中牢牢夾住。
“星艦”一級(jí)助推器被發(fā)射臺(tái)牢牢夾住。
這一歷史性時(shí)刻被全程直播。南都記者注意到，有關(guān)注直播的網(wǎng)友評(píng)論稱(chēng)，整個(gè)過(guò)程如“視頻倒放”般絲滑。SpaceX通訊經(jīng)理丹·霍特也在直播中興奮地說(shuō)：“我們看到的景象就像魔術(shù)一樣?！?/p>
在此之后，“星艦”飛船在繼續(xù)飛行約48分鐘后，于受控狀態(tài)下重返大氣層，在印度洋預(yù)定區(qū)域?yàn)R落，整個(gè)試飛過(guò)程持續(xù)約65分鐘。至此，“星艦”第五次飛行測(cè)試已經(jīng)圓滿完成。
試飛成功后，SpaceX團(tuán)隊(duì)發(fā)文稱(chēng)，“‘星艦’的第五次試飛完成了我們最具野心的測(cè)試目標(biāo)，祝賀整個(gè)SpaceX團(tuán)隊(duì)完成了激動(dòng)人心的飛行測(cè)試！”馬斯克也在社交媒體發(fā)文表示，“今天向?qū)崿F(xiàn)多行星生命邁出了一大步?！?/p>
“星艦”是迄今體積最大、推力最強(qiáng)的運(yùn)載火箭。據(jù)SpaceX介紹，這個(gè)大家伙總長(zhǎng)約120米，直徑約9米，由長(zhǎng)約70米的“超級(jí)重型”助推器，和長(zhǎng)約50米的“星艦”飛船組成，兩個(gè)部分均可重復(fù)使用。其設(shè)計(jì)目標(biāo)是將人和貨物送至地球軌道、月球和火星等，設(shè)計(jì)能夠送入太空的有效載荷將達(dá)到上百?lài)崱?/p>
美國(guó)太空探索技術(shù)公司的新一代重型運(yùn)載火箭“星艦”在位于得克薩斯州的基地等待升空。新華社發(fā)
從2023年4月開(kāi)始首次實(shí)驗(yàn)性發(fā)射，到此次取得里程碑式的突破，SpaceX僅用了一年半的時(shí)間，速度之快一再突破人們對(duì)太空探索行業(yè)的想象。這背后離不開(kāi)SpaceX所堅(jiān)持的“快速失敗、快速學(xué)習(xí)”的快速迭代測(cè)試策略。
SpaceX公司此前就是依靠這種曾被用于大國(guó)軍備競(jìng)賽中的方式成功研制了可回收的“獵鷹9號(hào)”火箭。甘愿冒險(xiǎn)，承擔(dān)包括爆炸在內(nèi)的一切風(fēng)險(xiǎn)的基因現(xiàn)正由“星艦”研發(fā)團(tuán)隊(duì)延續(xù)。
南都記者梳理發(fā)現(xiàn)，“星艦”此前已經(jīng)歷四次試飛。2023年4月首次試飛，火箭在第一、二級(jí)分離前爆炸；2023年11月第二次試飛，火箭第一、二級(jí)成功分離，但隨后助推器和飛船先后爆炸。
2024年3月第三次試飛，火箭第一、二級(jí)成功分離，但助推器在嘗試著陸點(diǎn)火后意外解體，飛船在入大氣層時(shí)失聯(lián)；2024年6月第四次試飛，火箭第一、二級(jí)成功分離，并分別按計(jì)劃落入墨西哥灣和印度洋。
盡管前三次試飛均未達(dá)到目標(biāo)，馬斯克及其團(tuán)隊(duì)還是會(huì)在試飛結(jié)束后發(fā)文慶?！俺晒Α?，表示當(dāng)次試飛為下一次的測(cè)試發(fā)射提供了寶貴的數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。
對(duì)此，馬斯克曾說(shuō)，“我們不想在設(shè)計(jì)中消除所有風(fēng)險(xiǎn)，否則我們將一事無(wú)成?！?/p>
壯舉背后：航天成本繼續(xù)降低
“筷子夾火箭”的成功上演讓無(wú)數(shù)航天人激動(dòng)不已。
美國(guó)國(guó)家航空航天局局長(zhǎng)比爾·尼爾森在社交媒體上發(fā)文慶賀SpaceX的壯舉。加拿大前宇航員克里斯·哈德菲爾德也發(fā)帖稱(chēng)，“今天，人類(lèi)的能力又得到了巨大的拓展。這讓我對(duì)于我們共同的未來(lái)更加興奮。”
八年前，馬斯克在2016年9月召開(kāi)的國(guó)際宇航大會(huì)上描繪了他所暢想的人類(lèi)未來(lái)——移民火星。他在全球航天人的注視下展示了SpaceX將著力發(fā)展的行星際運(yùn)輸系統(tǒng)（ITS），即用于星際飛行的巨型火箭。
2016年9月，馬斯克在國(guó)際宇航大會(huì)上。
該款火箭除了有“超強(qiáng)的有效載荷能力”，還具有“可重復(fù)使用性”。這一在當(dāng)時(shí)看來(lái)幾近瘋狂的構(gòu)想后來(lái)演變?yōu)椤靶桥灐表?xiàng)目。
富蘭克林研究所首席天文學(xué)家德里克·皮茨在接受外媒采訪時(shí)表示，SpaceX此次正是在提升“可重復(fù)使用性”上實(shí)現(xiàn)巨大突破。
2015年，SpaceX首次成功垂直回收“獵鷹9號(hào)火箭”一級(jí)助推器，使相關(guān)部件可重復(fù)使用，這一歷史性成就昭示著廉價(jià)航天時(shí)代的開(kāi)啟，而“筷子夾火箭”的成功案例則表明航天成本將繼續(xù)降低。
相比于過(guò)去9年間SpaceX施行的在著陸臺(tái)或浮動(dòng)海上平臺(tái)回收“獵鷹9號(hào)火箭”一級(jí)助推器，“星艦”的一級(jí)助推器直接回到發(fā)射臺(tái)能大大減少打撈清洗、轉(zhuǎn)移運(yùn)輸?shù)某杀?，僅需就地檢修和加注便可再次實(shí)行火箭發(fā)射，大幅提高發(fā)射效率，在達(dá)成SpaceX此前曾提出的“用同一助推器一天內(nèi)發(fā)射三次”的目標(biāo)上更進(jìn)一步。
此外，發(fā)射臺(tái)回收一級(jí)火箭意味著“星艦”不必再像“獵鷹9號(hào)火箭”一樣安裝著陸腿。
南都記者了解到，“星艦”最初設(shè)計(jì)有6個(gè)著陸腿，總質(zhì)量約占整個(gè)火箭著陸時(shí)的10%。剔除著陸腿既為“星艦”這樣的巨無(wú)霸減負(fù)，從而減輕運(yùn)載能力的損失，又減少整修著陸支架系統(tǒng)的時(shí)間與成本，進(jìn)一步提升重復(fù)使用效率。
這一突破的實(shí)現(xiàn)絕非易事。讓火箭準(zhǔn)確回落到發(fā)射臺(tái)，并用“筷子”精準(zhǔn)夾住而箭體不受損，需要超高的著陸回收精度，同時(shí)對(duì)于火箭的結(jié)構(gòu)減負(fù)和機(jī)械臂的緩沖減震能力也提出了很高要求。
SpaceX表示，“工程師花費(fèi)了數(shù)年時(shí)間做前期準(zhǔn)備以及數(shù)月時(shí)間測(cè)試助推器回收，技術(shù)人員投入了成千上萬(wàn)個(gè)小時(shí)來(lái)構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施，以最大限度地提高成功率。”
在SpaceX的不懈努力下，“星艦”一級(jí)助推器已實(shí)現(xiàn)成功回收，“星艦”二級(jí)飛船則載著馬斯克移民火星的夢(mèng)想以及美國(guó)的航天夢(mèng)向遙遠(yuǎn)太空繼續(xù)進(jìn)發(fā)。
正如美國(guó)國(guó)家航空航天局局長(zhǎng)比爾·尼爾森在慶賀帖文中所說(shuō)，他期待著“星艦”能夠助力美國(guó)重返月球的“阿爾忒彌斯計(jì)劃”，并引領(lǐng)前往火星的探索。
“隨著星際飛行成本的降低，將來(lái)一張前往火星的船票價(jià)格不會(huì)超過(guò)地球上一幢房子的價(jià)格，最終可能會(huì)有100萬(wàn)‘火星人’，他們會(huì)建立城市，到時(shí)火星上也可能會(huì)有比薩餅店?！彼f(shuō)道。
“火星夢(mèng)”：多重探索大膽嘗試
這些年來(lái)，馬斯克與SpaceX一路朝著“火星夢(mèng)”狂飆，在試飛“星艦”之余，還有著諸多野心勃勃的規(guī)劃與大膽嘗試。
就在今年9月10日，SpaceX還成功發(fā)射搭載了四名美國(guó)公民的“龍”飛船，展開(kāi)為期五天的飛行計(jì)劃，其中最受關(guān)注的就是其飛行高度和首次商業(yè)太空行走。
2024年9月，“北極星黎明號(hào)”機(jī)組成員完成出艙。
據(jù)SpaceX介紹，此次飛行的最大高度為1400公里，這是國(guó)際空間站的3倍以上，也是人類(lèi)自1972年“阿波羅17號(hào)”登月以來(lái)飛離地球的最遠(yuǎn)距離。期間，“北極星黎明號(hào)”將圍繞范艾倫輻射帶，即近地空間中環(huán)繞地球的巨型“輪胎狀”高能粒子輻射層，收集醫(yī)療數(shù)據(jù)，以便更好地了解外太空輻射環(huán)境對(duì)人體的影響。
太空行走任務(wù)于美國(guó)東部時(shí)間12日6時(shí)12分開(kāi)始，任務(wù)指揮長(zhǎng)賈里德·艾薩克曼打開(kāi)艙門(mén)，借助名為“天行者（Skywalker）”的手扶梯來(lái)到艙外。由于“龍”飛船沒(méi)有氣閘艙，四名宇航員實(shí)際上同時(shí)暴露在太空真空環(huán)境中。在近兩個(gè)小時(shí)內(nèi)，艾薩克曼與薩拉·吉利斯分別完成了10分鐘左右的出艙活動(dòng)，以測(cè)試SpaceX宇航服的性能。
出艙任務(wù)結(jié)束后，艾薩克曼感嘆：“回到家后我們還有很多工作要做，但從這里看，地球看起來(lái)確實(shí)是一個(gè)完美的世界?！泵绹?guó)國(guó)家航空航天局局長(zhǎng)比爾·尼爾森也向“北極星黎明號(hào)”團(tuán)隊(duì)和SpaceX發(fā)出了祝賀，稱(chēng)此舉是“巨大飛躍”。
南都記者獲悉，此次的“北極星黎明號(hào)”，實(shí)際上是SpaceX“北極星計(jì)劃”的第一次飛行，后續(xù)或還將包括第二次載人“龍”飛船任務(wù)，和SpaceX可回收重型火箭“星艦”的首次載人飛行。
針對(duì)此次的“北極星黎明號(hào)”任務(wù)，馬斯克曾發(fā)文將之描述為“星際時(shí)代的早期開(kāi)拓者”，表示如果該項(xiàng)目進(jìn)展順利，未來(lái)依托相關(guān)技術(shù)將把數(shù)百人送到地球軌道、月球，甚至火星。
在“北極星黎明號(hào)”發(fā)射前后，馬斯克還在社交媒體發(fā)文稱(chēng)，計(jì)劃兩年內(nèi)首次向火星發(fā)射不載人的新一代重型運(yùn)載火箭“星艦”。而首次載人探測(cè)火星任務(wù)的時(shí)間線，則將取決于不載人探測(cè)火星任務(wù)的成功情況。
馬斯克表示，一旦載人探測(cè)火星任務(wù)成功，前往火星的太空之旅將呈“指數(shù)級(jí)”增長(zhǎng)，他的目標(biāo)是于二十年內(nèi)在火星上興建自給自足的城市。
商業(yè)航天：資本涌入市場(chǎng)火熱
如今，在商業(yè)航天領(lǐng)域，SpaceX已是一騎絕塵。
不過(guò)，近年來(lái)隨著眾多私人企業(yè)的入場(chǎng)，大幅降低運(yùn)載火箭發(fā)射成本、增大運(yùn)力，已成為共同追逐的目標(biāo)。其中討論度最高的成果，莫過(guò)于商業(yè)太空旅行已不是僅停留在科幻片中的夢(mèng)想。
南都此前報(bào)道，除SpaceX外，亞馬遜創(chuàng)始人杰夫·貝索斯旗下的私人航天公司藍(lán)色起源自成立以來(lái)一直致力于推動(dòng)商業(yè)航天的發(fā)展，于2021年7月完成首次載人太空試飛。不過(guò)，在2022年9月的一次無(wú)人試驗(yàn)任務(wù)中，該公司的“新謝潑德”飛行器發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)故障墜毀，并在此后停飛近兩年。
“新謝潑德”飛行器升空（直播畫(huà)面截圖）。
直至今年5月，藍(lán)色起源公司重啟載人太空飛行。據(jù)該公司介紹，“新謝潑德”飛行器已完成25次太空飛行，其中包括七次載人飛行，已運(yùn)載37人至超過(guò)距地表100千米“卡門(mén)線”的軌道高度，這是國(guó)際航天界定義的地球大氣層與太空的邊界。
2023年6月，英國(guó)億萬(wàn)富翁理查德·布蘭森創(chuàng)立的維珍銀河公司，也曾成功將第一批付費(fèi)客戶送入太空邊緣，并安全返回地面。
在看見(jiàn)SpaceX突破性進(jìn)展的同時(shí)，也有越來(lái)越多聲音在期待，我國(guó)商業(yè)航天有機(jī)會(huì)迎頭趕上嗎？
事實(shí)上，商業(yè)航天在國(guó)內(nèi)尚屬于一個(gè)十分“年輕”的行業(yè)。
2015年左右，國(guó)務(wù)院和國(guó)家發(fā)改委等部門(mén)先后發(fā)文，支持和鼓勵(lì)社會(huì)資本參與國(guó)家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，推動(dòng)多元化投資和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。因此，不少業(yè)內(nèi)人士將2015年定義為“中國(guó)商業(yè)航天發(fā)展元年”。
此后，社會(huì)資本涌入商業(yè)航天賽道，涌現(xiàn)了一批民營(yíng)商業(yè)航天企業(yè)，一些國(guó)企和航天院所也開(kāi)始提供航天服務(wù)，推出針對(duì)市場(chǎng)需求的產(chǎn)品并成立相關(guān)企業(yè)。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2023年，我國(guó)國(guó)內(nèi)民營(yíng)火箭公司共發(fā)射13次，成功入軌12次，創(chuàng)下了中國(guó)商業(yè)航天發(fā)展八年來(lái)的新紀(jì)錄。
南都此前報(bào)道，今年9月11日12時(shí)，由藍(lán)箭航天空間科技股份有限公司自主研發(fā)的朱雀三號(hào)VTVL-1可重復(fù)使用垂直起降回收試驗(yàn)箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心完成10公里級(jí)垂直起降返回飛行試驗(yàn)。
朱雀三號(hào)可重復(fù)使用火箭10公里級(jí)垂直起降返回飛行試驗(yàn)取得成功。
此次成功，標(biāo)志著我國(guó)商業(yè)航天在可重復(fù)使用運(yùn)載火箭技術(shù)上取得突破，為將來(lái)實(shí)現(xiàn)大運(yùn)力、低成本、高頻次、可重復(fù)使用的航天發(fā)射邁出關(guān)鍵一步。
