原標(biāo)題：“星艦”二次發(fā)射失敗，人類為何追求更大運(yùn)力的火箭？

潮新聞客戶端 記者 曾楊希 朱高祥

“星艦”二次發(fā)射點(diǎn)火 圖片截取自相關(guān)發(fā)射直播

最終還是失敗了！

當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月18日，由美國太空探索技術(shù)公司SpaceX研制，人類史上最大運(yùn)載火箭“星艦”再次點(diǎn)火升空。點(diǎn)火后，33臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)均啟動(dòng)。然而，在一級火箭達(dá)到工作時(shí)序后，二級火箭發(fā)生故障，火箭失去聯(lián)系。據(jù)《華爾街日報(bào)》最新消息，“星艦”的二次試飛再次以爆炸告終。

集無數(shù)“之最”于一身，“星艦”是目前人類研制時(shí)間最短、體積最大、動(dòng)力最強(qiáng)的運(yùn)載火箭，寄托著“硅谷鋼鐵俠”馬斯克“把人類送上火星”的夢想。

除“星艦”之外，中國長征九號等大推力火箭也在研制過程中。人類為何要追求更大推力運(yùn)載火箭？茫茫宇宙，有了大推力火箭，人類將去往何方？

“星艦”資料圖 圖片來自SpaceX社交媒體賬號

“星艦”二次試飛又失敗

總高度約120米、直徑約9米，從外形上看，有史以來人類最大的運(yùn)載火箭“星艦”，相當(dāng)于一棟30到40層高的大樓。它實(shí)力剽悍，起飛質(zhì)量約5000噸，完全重復(fù)使用時(shí)，近地軌道運(yùn)載能力為150噸；一次性使用時(shí)，近地軌道運(yùn)載能力為250噸。

據(jù)SpaceX官網(wǎng)數(shù)據(jù)，“星艦”火箭系統(tǒng)由兩級構(gòu)成，第一級為“超重型推進(jìn)器”（Super Heavy），第二級為“星艦”飛船（Starship）。其中，“超重型推進(jìn)器”配置了33臺(tái)“猛禽”發(fā)動(dòng)機(jī)，可產(chǎn)生最大7000多噸推力。在設(shè)計(jì)上，“星艦”兩級都可重復(fù)使用，還可以在太空中加注推進(jìn)劑，以實(shí)現(xiàn)更長的太空飛行任務(wù)。

2018年首枚飛船啟動(dòng)樣機(jī)制造，2023年4月進(jìn)行了首飛。因強(qiáng)大實(shí)力，在研發(fā)過程中，“星艦”始終備受矚目。

然而欲速則不達(dá)。此前“星艦”首次試飛時(shí)，起飛后，一級火箭的33臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)中，有3臺(tái)沒能成功點(diǎn)火。140秒時(shí)，箭體異常旋轉(zhuǎn)，速度加快，火箭開始翻滾失控。起飛239秒后，火箭在空中發(fā)生爆炸，首飛任務(wù)失敗。首飛失敗后，SpaceX對火箭和地面設(shè)施進(jìn)行了大量的改進(jìn)和測試工作。有媒體報(bào)道，此次發(fā)射前，馬斯克曾表示，SpaceX已對“星艦”進(jìn)行了1000多處改進(jìn)。

“SpaceX團(tuán)隊(duì)在幾個(gè)月的時(shí)間內(nèi)就進(jìn)行了大量升級改造，想必也是用盡了所能想到的技術(shù)、方案和智慧?！?著名空間技術(shù)專家、航天科普作家張傳軍在接受記者采訪時(shí)表示。

“星艦”二次發(fā)射點(diǎn)火 圖片截取自SpaceX直播

根據(jù)公開信息，此次在圍繞“星艦”的所有升級中，最重要的包括建立了鋼板洪水冷卻系統(tǒng)、熱級間分離系統(tǒng)、飛行終止系統(tǒng)。

鋼板洪水冷卻系統(tǒng)主要為了散熱?！靶桥灐笔状伟l(fā)射時(shí)，數(shù)十臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的熱量導(dǎo)致發(fā)射臺(tái)嚴(yán)重?fù)p壞。二次發(fā)射前，在發(fā)射臺(tái)底部增加了該系統(tǒng)，可以從發(fā)射臺(tái)下方噴水，以分散發(fā)動(dòng)機(jī)能量，保護(hù)發(fā)射臺(tái)的基礎(chǔ)設(shè)施。

所謂熱分離，就是一級系統(tǒng)還未關(guān)機(jī)時(shí)，下一級就進(jìn)行點(diǎn)火分離，從而簡化設(shè)計(jì)。“星艦”首飛時(shí)，試驗(yàn)箭采用了冷分離方式。二次發(fā)射時(shí)，SpaceX將把“星艦”的級間分離模式改為了熱分離模式。

飛行終止系統(tǒng)則是為火箭配置的一種自毀系統(tǒng)，目的是保護(hù)火箭靶場和飛行過程人員和資產(chǎn)的安全。二次試飛前，SpaceX也進(jìn)行了該系統(tǒng)的再設(shè)計(jì)。

“這三項(xiàng)技術(shù)非常重要。比如，熱級間分離系統(tǒng)不僅可使火箭不同層級之間連得牢靠，還能分得干脆。配合改進(jìn)后的飛行終止系統(tǒng)也相當(dāng)于給火箭增加了一個(gè)逃逸塔功能，還能確保未來航天員在飛向太空時(shí)候的安全?！睆垈鬈姳硎?。

此次試飛過程中，雖然又失敗了，但有網(wǎng)友總結(jié)“一級完全沒熄火， 一二級熱分離成功，和上一次相比，已經(jīng)是很大的進(jìn)步了。”

國際宇航聯(lián)空間運(yùn)輸委員會(huì)副楊宇光認(rèn)為，快速迭代試錯(cuò)的路線是SpaceX的特點(diǎn)，但這需要有雄厚的資金與人才基礎(chǔ)，并能在每一次的失敗中充分吸取教訓(xùn)。不過，這種利弊很明顯的發(fā)展方式，并不適合所有公司。

大推力火箭值得更多期待

探索浩瀚宇宙是人類的夢想，而進(jìn)入太空的關(guān)鍵之一則取決于運(yùn)載火箭。

放眼全球，除了SpaceX的“星艦”之外，多國競相研發(fā)推出大推力火箭，渴望靠著“大力出奇跡”飛向更遠(yuǎn)的深空。

將載荷送入近地軌道（距離地面2000公里內(nèi)），是衡量火箭能力的重要指標(biāo)。就SpaceX而言，在“星艦”之下，“獵鷹9號”是世界首款起飛級可重復(fù)使用火箭，近地軌道運(yùn)力達(dá)22.8噸，曾將各式衛(wèi)星送上太空，也將“龍”載人飛船送往過國際空間站。

同時(shí)，2018年，由3枚“獵鷹9號”火箭捆綁而成的“獵鷹重型”運(yùn)載火箭橫空出世，將一輛特斯拉送上太空。它的近地軌道運(yùn)載能力63.8噸。迄今為止，獵鷹重型”一共進(jìn)行過八次飛行，最近一次發(fā)射是今年10月，將NASA 的“靈神星”（Psyche） 探測器送上太空。

在“獵鷹重型”能力之上，美國宇航局研制的“太空發(fā)射系統(tǒng)”（SLS）運(yùn)載火箭近地軌道運(yùn)載能力最大運(yùn)力可達(dá)130噸。

2022年11月，SLS首飛，正式拉開了以重返月球?yàn)槟繕?biāo)的“阿爾忒彌斯”任務(wù)帷幕。但發(fā)射一次SLS成本高達(dá)41億美元，面臨高昂成本爭議。此前，負(fù)責(zé)審計(jì)NASA項(xiàng)目的美國監(jiān)察長辦公室提交的評估報(bào)告認(rèn)為SLS項(xiàng)目“不可持續(xù)”。

另外，俄羅斯航天公司設(shè)計(jì)的“葉尼塞”重型運(yùn)載火箭，作為俄羅斯載人登月和興建月球基地的關(guān)鍵運(yùn)載工具，近地軌道的運(yùn)載能力在100噸左右。不過此前傳出消息，該款火箭因計(jì)劃修改已暫停研發(fā)。

2021年4月，“胖五”搭載天和核心艙發(fā)射升空。圖片來自新華社

人類對提升火箭運(yùn)力的追求不曾停止。在中國，被人們稱為“胖五”的長征五號系列運(yùn)載火箭是新一代大推力運(yùn)載火箭，近地軌道運(yùn)力可達(dá)25噸。2021年4月，“胖五”一舉升空，將備受矚目的中國空間站天和核心艙送上太空。

更值得關(guān)注的是，在2022年珠海航展中，中國航天公司展示了長征九號重型運(yùn)載火箭。根據(jù)介紹，這枚重型火箭的箭體直徑約為10米，高度約110米，起飛重量約為4000噸，起飛推力達(dá)到了5873噸。研制成功后，長征九號近地軌道的運(yùn)載能力將會(huì)達(dá)到150噸以上，而地月轉(zhuǎn)移軌道的運(yùn)載能力將會(huì)達(dá)到50噸以上，其目標(biāo)是促進(jìn)深空探測的長期計(jì)劃。

“我國還計(jì)劃在2030年前實(shí)現(xiàn)載人登陸月球開展科學(xué)探索，對于這一宏偉計(jì)劃，我們充滿期待。”張傳軍表示，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我國科研人員也正在研制長征十號運(yùn)載火箭、新一代載人飛船、月面著陸器、載人月球車等裝備，一切都在穩(wěn)步推進(jìn)，中國人登上月球的日子正在逐步到來。

揚(yáng)起人類走出搖籃的夢想之“帆”

人類為何要追逐研制、發(fā)射更大推力的火箭？

馬斯克曾在接受采訪時(shí)，表達(dá)了“送人類去火星”的想法。“星艦”在設(shè)計(jì)上，目標(biāo)就是使宇宙成為可能，最終實(shí)現(xiàn)人類火星。

在現(xiàn)實(shí)層面，“火星計(jì)劃”尚且遙遠(yuǎn)，“星艦”變身空間站可能性更高。根據(jù)2023年6月美國國家航空航天局（NASA） 發(fā)布的商業(yè)航天能力協(xié)作計(jì)劃（CCSC-2），NASA 將與SpaceX合作，完成“星艦”近地軌道載人空間站的產(chǎn)品設(shè)計(jì)評審，時(shí)間預(yù)計(jì)為2028年第4季度。

楊宇光認(rèn)為，把時(shí)間表設(shè)定在2028年可能還是有些早。一方面，NASA已準(zhǔn)備好將國際空間站延長運(yùn)行至2030年后，對“星艦”改造成空間站需求不強(qiáng)烈；另一方面，“星艦”本身還有許多技術(shù)需要攻克與完善。

道路是崎嶇的，但“火箭之父”齊奧爾科夫斯基曾說：“地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠(yuǎn)被束縛在搖籃里?！?/p>

要走出搖籃，人類從來沒有停下腳步。1883年，人類第一次提出了利用火箭進(jìn)入太空的想法；1926年，世界上第一枚液體燃料火箭發(fā)射升空；1961年，前蘇聯(lián)宇航員加加林作為人類第一次進(jìn)入太空；1969年,美國“阿波羅11號”飛船在月球降落,人類第一次登上月球；2021年，中國研制的探測器“天問一號”成功降落在火星……

“從月球到火星，大推力火箭就像夢想之船的‘帆’，不可或缺?！?張傳軍說。

然而通往深空的路，從來不是一條容易的路?！靶桥灐钡脑囷w歷程就是一個(gè)不斷在失敗與再次嘗試中切換的過程。在樣機(jī)研發(fā)階段，“星艦”原型機(jī)發(fā)生過多次爆炸；完整的系統(tǒng)發(fā)射，也并非一蹴而就。

強(qiáng)烈的好奇心，源源不斷的創(chuàng)新力為大推力火箭的研發(fā)提供了精神動(dòng)力。

中國航天員（神舟十四號 劉洋）乘組在軌拍攝的地球照片。圖片來自中國載人航天工程官方網(wǎng)站

再看中國航天，早期自然條件惡劣、底子薄弱等因素，都沒能阻擋中國航天前進(jìn)的步伐。憑借強(qiáng)大的創(chuàng)新力，中國空間站建成，實(shí)現(xiàn)了長期在軌飛行。取回月壤后，探月工程四期再啟程，未來將在月球南極建設(shè)一個(gè)月球科研站的基本型……“特別能吃苦、特別能戰(zhàn)斗、特別能攻關(guān)、特別能奉獻(xiàn)”的載人航天精神已經(jīng)成為每一項(xiàng)成就背后的精神指引。

同樣，中國的商業(yè)航天也進(jìn)步飛速，2023年更是成為中國的“商業(yè)航天大年”。4月，天兵科技的“天龍二號”成功入軌，打破了世界范圍內(nèi)液體火箭首發(fā)失敗的魔咒；7月，中國液氧甲烷火箭“朱雀二號遙二”全球成功首飛；近日，星際榮耀驗(yàn)證火箭垂直回收飛行任務(wù)取得成功……

楊宇光認(rèn)為，商業(yè)航天是一個(gè)國家的基礎(chǔ)工業(yè)水平、基礎(chǔ)工藝水平和基礎(chǔ)材料水平的體現(xiàn)。SpaceX取得的成就是美國基礎(chǔ)工業(yè)水平、基礎(chǔ)工藝水平和基礎(chǔ)材料水平的體現(xiàn)，雖然和國外先進(jìn)水平相比還有差距，但這些年中國商業(yè)航天的進(jìn)步速度是有目共睹的，未來是值得期待的。

在廣袤宇宙中，地球只是一個(gè)懸浮著的淡藍(lán)色小點(diǎn)，人類更是微小的存在。但即便如此，人類也總想到達(dá)更高更遠(yuǎn)的太空，去看看外面未知的世界有多精彩，又或者只是從遙遠(yuǎn)的空間視角，回頭望望這人類唯一賴以生存的家園。

憑著這份好奇心和創(chuàng)新力，火星或許不會(huì)是人類的終極目的地，“星艦”也不會(huì)是人類唯一的超大運(yùn)力運(yùn)載火箭。

（來源：潮新聞客戶端）