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SpaceX星際飛船原型再次在地面爆炸 瞬間碎成碎片！閱讀一篇文章的來(lái)龍去脈

SN9和SN8的飛行軌跡和測(cè)試難度大致相同，但飛行高度降低了2,500m，從SN8最高點(diǎn)的12.5km降到SN9最高點(diǎn)的10km。

經(jīng)過(guò)六個(gè)月的建設(shè)、六次點(diǎn)火測(cè)試和暫停美國(guó)聯(lián)邦航空局的批準(zhǔn)，今天星艦新先鋒SN9終于掀起滾滾紅塵，步SN8后塵，再度演繹一場(chǎng)高難度航空之旅。爆炸了，并再次犯了同樣的錯(cuò)誤。

發(fā)射速覽

發(fā)射時(shí)間：: 2021年2月2日，14:25(北京時(shí)間2月3日，4:25)

位于發(fā)射地點(diǎn)：德州博卡奇卡的SpaceX星際飛船基地的發(fā)射臺(tái)

著陸地點(diǎn)：德州博卡奇卡的SpaceX星際飛船基地發(fā)射區(qū)著陸點(diǎn)

測(cè)試星艦：'s第二艘全功能原型星際飛船(SN9)

發(fā)動(dòng)機(jī)：3只猛禽(SN49，2只新的，數(shù)量未知)

飛行時(shí)間：6分26秒

最高飛行：海拔10000米(32800英尺)

測(cè)試目的:復(fù)制SN8的成功，扭轉(zhuǎn)SN8落地的損失。結(jié)果沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。

去年12月10日，SN8率先高飛，讓大多數(shù)人大跌眼鏡。“差一點(diǎn)成功”，最后關(guān)頭沒(méi)能軟著陸。馬斯克給出了失敗的原因：在最后著陸階段，SN8遭受頭錐油箱壓力不足，導(dǎo)致反推力不足和快速減速，導(dǎo)致硬著陸爆炸(馬斯克技術(shù)術(shù)語(yǔ)RUD)。

SpaceX解決方案：借鑒獵鷹9號(hào)的成熟經(jīng)驗(yàn)，采用氦氣自動(dòng)增壓，替代氧氣進(jìn)行推進(jìn)劑增壓。由于SN8和SN9硬件設(shè)備基本同類(lèi)型，短期內(nèi)不可能進(jìn)行大的調(diào)整，所以這個(gè)短期解決方案不僅是權(quán)宜之計(jì)，還需要實(shí)際驗(yàn)證。

結(jié)果SN9還是減速不夠，再次爆炸，產(chǎn)生了巨大的火球！軟著陸的夢(mèng)想再次幻滅，SN9沒(méi)能跳過(guò)SN8著陸失敗。

SpaceX的首席集成工程師約翰因布魯克(John Insprucker)在一次在線直播中表示：“我們?nèi)匀恍枰谥懛矫媾ぷ??！?

然而，他補(bǔ)充道：“我們獲得了很多有價(jià)值的數(shù)據(jù)，主要目標(biāo)是驗(yàn)證星艦——在亞音速再入時(shí)的控制看起來(lái)非常好，我們從中獲得了很多?！?

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為何降到10公里？

SN9與SN8飛行路徑、測(cè)試難度大體相當(dāng)，但飛行高度降低2500米，從SN8最高點(diǎn)12.5公里，降至SN9最高點(diǎn)10公里。這是為何？

在此之前，知名航天自媒體Everyday Astronaut就曾透露：SN9飛行高度降至～10公里。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，測(cè)試團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)降低飛行高度，降低著陸階段下降速度，從而提高軟著陸成功幾率。

SN9測(cè)試最大目標(biāo)就是：復(fù)制SN8成功之處，突破SN8著陸之?dāng)?。之所以降?500米飛行高度，就是要調(diào)低著陸難度。SN8由于在著陸階段燃料艙壓力不足，使得反推力不足，降速過(guò)快，從而導(dǎo)致硬著陸爆炸。要想讓SN9成功著陸，除了利用氦氣增壓，取代之前氧氣推進(jìn)燃燒劑，避免重蹈SN8覆轍之外，測(cè)試團(tuán)隊(duì)還可以通過(guò)降低飛行高度，降低著陸階段下降速度，從而提高軟著陸成功幾率。

我們知道，根據(jù)能量守恒定律，當(dāng)物體從高空下落時(shí)，重力勢(shì)能不斷減小，動(dòng)能不斷增大，速度越快，沖擊地面的力也就越大。動(dòng)能定理1/2mv1^2-1/2mv0^2=mgh，當(dāng)v0=0時(shí)，可以簡(jiǎn)化成v12=2gh，這意味著：下落高度降低，下降速度越慢，沖擊地面的力就越小，需要著陸反推力也就減小，從而提高軟著陸成功率。

發(fā)射過(guò)程

這艘全尺寸原型星艦（Starship prototypes）采用顛覆傳統(tǒng)航天材料的全不銹鋼艦體（大部分采用304L，少量301），艦高50米，直徑跨度達(dá)9米，這相當(dāng)于波音747客機(jī)直徑1.5倍。

SN9屬于SpaceX開(kāi)發(fā)第三代原型星艦SN系列（第一代星蟲(chóng)StarHopper、第二代Mark系列）第9款全尺寸測(cè)試飛船，序列號(hào)為SN9，也是作為SN8后繼者在星艦測(cè)試之路走得最遠(yuǎn)的。從去年8月起開(kāi)建，歷經(jīng)5個(gè)月建造、60天輾轉(zhuǎn)磨礪、6次點(diǎn)火試射、FAA暫緩審批之后，終于迎來(lái)高飛時(shí)刻。

美中時(shí)間2021年2月2日14:25（北京時(shí)間2月3日4:25），位于德州最南端博卡奇卡SpaceX星艦基地測(cè)試發(fā)射場(chǎng)B發(fā)射臺(tái)上，今天的主角——原型星艦SN9，幾乎同時(shí)啟動(dòng)三臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)，憑借600噸推力，磅礴而起，掀起滾滾紅塵，天高任你飛！

接下來(lái)越飛越快，直上云霄。航天史上最強(qiáng)大甲烷富氧發(fā)動(dòng)機(jī)——三臺(tái)猛禽噴射出長(zhǎng)長(zhǎng)的純美尾焰，恰似為天空畫(huà)上一個(gè)耀眼驚嘆號(hào)！

起飛大約111秒，按照程序設(shè)定，第一臺(tái)猛禽關(guān)閉。當(dāng)起飛約兩分17秒時(shí)，第二臺(tái)猛禽也關(guān)閉，只留單臺(tái)持續(xù)點(diǎn)火。隨后飛抵最高點(diǎn)大約10公里，這比民航客機(jī)通常巡航高度還要高。

與此同時(shí)釋放液氧，冷凝成大量白汽。之所以排放氧氣，主要有兩個(gè)原因：由于飛行過(guò)程中周?chē)諝鉄崃孔尣糠忠貉醯竭_(dá)沸點(diǎn)，必須釋放艙內(nèi)壓力，防止壓力過(guò)大出現(xiàn)危險(xiǎn)。陸續(xù)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)減少消耗液氧時(shí)，更需要釋放壓力，必須排放相當(dāng)量的液氧；為星艦減輕重量，而且液態(tài)氧對(duì)環(huán)境無(wú)害，甲烷則不然。

SN9越過(guò)最高點(diǎn)，當(dāng)起飛約4分半，SN9關(guān)閉最后一臺(tái)猛禽。憑借自帶液氮?dú)怏w推進(jìn)器的前后翼進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，星艦艦體逐漸傾斜，頭錐朝下，直到與地面保持水平，開(kāi)始以95%自由落體返航下降。

這種可控性空氣動(dòng)力下降（形象說(shuō)法：腹部拍水式俯沖），就像翼裝跳傘者張開(kāi)手腳那樣，利用前后翼進(jìn)行姿態(tài)控制（俯仰、翻轉(zhuǎn)、偏航等控制）……這是繼SN8之后，SN9再度演繹史無(wú)前例的航空飛行，這一過(guò)程大約持續(xù)兩分鐘。

當(dāng)起飛約6分18秒，在距地面大約500米之際，SN9開(kāi)始演繹令人咋舌的著陸翻轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)（形象說(shuō)法：神龍擺尾），先后點(diǎn)燃兩臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)自動(dòng)調(diào)整前翼、后翼，使得船身最大擺幅120度，然后順利旋轉(zhuǎn)90度，讓船身從水平姿態(tài)變成垂直地面。

但不幸的是，第二臺(tái)猛禽未能正常持續(xù)點(diǎn)火，導(dǎo)致SN9仍沒(méi)有足夠減速。甚至飛濺出少許碎片，顯然出現(xiàn)異常。

就在發(fā)射升空6分26秒，以大角度觸地爆炸（馬斯克技術(shù)詞語(yǔ)RUD），制造一個(gè)巨大火球！軟著陸夢(mèng)再次幻滅，SN9未能成功跳過(guò)SN8著陸失敗劫。

就在SN9高飛前幾天，Everyday Astronaut每日宇航員自媒體賬號(hào)搞了一項(xiàng)民調(diào)，讓參與者預(yù)估試飛結(jié)果如何，結(jié)果有接近80%的人相信SN9能夠成功軟著陸。顯而易見(jiàn)，大家對(duì)SpaceX神團(tuán)隊(duì)充滿信心，對(duì)星艦先鋒滿懷期待。盡管事與愿違。但只有對(duì)待失敗的態(tài)度越理性，才可能越接近成功。

就在SN9爆掉不遠(yuǎn)處，SN10不懼此情此景，依然沖天矗立，繼承先驅(qū)者遺志，渴望挑戰(zhàn)高飛，復(fù)制SN8成功之果，扭轉(zhuǎn)SN8著陸之失。

未來(lái)星艦有多神？

去年第一季度最后一天，SpaceX官方發(fā)布的《星艦用戶指南1.0版》，讓世人一窺星艦的霸氣未來(lái)——

1

前所未有的超級(jí)運(yùn)力

作為下一代超級(jí)重載太空運(yùn)輸系統(tǒng)，超重型火箭（第一級(jí))+星艦(第二級(jí))這對(duì)黃金組，憑借兩級(jí)運(yùn)載模式就將實(shí)現(xiàn)前所未見(jiàn)、令人咋舌的超級(jí)性能。要知道，當(dāng)年美蘇打造的登月火箭都得三或四級(jí)模式。

星艦單次發(fā)射近地軌道LEO運(yùn)力高達(dá)100噸以上，地球同步轉(zhuǎn)移軌道GTO運(yùn)力達(dá)21噸。最晃眼的是，利用停車(chē)軌道加油，星艦運(yùn)載能力就會(huì)大幅增加，讓其他發(fā)射系統(tǒng)望塵莫及。

無(wú)論是地球同步轉(zhuǎn)移軌道，還是月球軌道、火星軌道，甚至是月球表面、火星表面，統(tǒng)統(tǒng)超過(guò)100噸。在此之前，這是航天界想都不敢想的超級(jí)運(yùn)力。要知道，全球每年太空運(yùn)量不過(guò)五六百?lài)崱?/p>

2

盛滿未來(lái)的科幻飛船

載人版星艦一次可搭載100人，這相當(dāng)于中型客機(jī)載客量的下限。而航天飛機(jī)最多載客量只有8人，即將開(kāi)啟的載人龍飛船最多7人，聯(lián)盟號(hào)飛船區(qū)區(qū)3人。而豪華款載人版星艦搭載量＜100人，更多空間用來(lái)打造「太空版豪華郵輪」，不僅內(nèi)裝私人艙室、大型公共區(qū)域、中央倉(cāng)庫(kù)和太空觀景臺(tái)，而且設(shè)有太陽(yáng)風(fēng)暴庇護(hù)所，避免太空高輻射。舒適安全兩不誤。

星艦絕不僅僅是一款登月飛船、火星飛船、深空飛船，而是充滿未來(lái)主義的超級(jí)飛船，將來(lái)有望承載地球人變成月球人、火星人、太陽(yáng)系人類(lèi)的「科幻飛船」。

載人版星艦還會(huì)涉足軌道內(nèi)交通，打造全球一小時(shí)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)航班，大多數(shù)城際間飛行只需半小時(shí)，全球任意兩地飛行理論上只要一小時(shí)。這是要顛覆現(xiàn)有運(yùn)輸規(guī)則的節(jié)奏，橫跨航空航天兩界的巨大創(chuàng)新。盡管這一瘋狂想法早在三年前就已提出，但隨著日新月異的星艦快進(jìn)開(kāi)發(fā)，變得越來(lái)越靠譜。

3

一次部署整個(gè)星座

如果說(shuō)載人版星艦用來(lái)承載深空遨游夢(mèng)想，那么貨運(yùn)版星艦更多用來(lái)盛滿現(xiàn)實(shí)需求。每次高達(dá)100噸的太空運(yùn)量，意味著什么？

這意味著：?jiǎn)未伟l(fā)射入軌的星艦?zāi)軌蛲瑫r(shí)攜帶三顆地球同步軌道衛(wèi)星（GTO運(yùn)力21噸），或者部署一個(gè)完整的低軌道衛(wèi)星星座（一次即可部署多達(dá)440顆星鏈衛(wèi)星），還可以大小拼車(chē)放衛(wèi)星（攜帶一兩顆大型地球同步衛(wèi)星，同時(shí)搭載小衛(wèi)星共乘模式完成部署）。

另一項(xiàng)用途：太空快運(yùn)特殊任務(wù)「太空演示飛船」，星艦提供長(zhǎng)期跟蹤式飛行或者一體化飛行。這種模式非常適合太空實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)、短期機(jī)動(dòng)性太空天文臺(tái)、絕密太空飛行任務(wù)等。某種意義上說(shuō)，我們不妨把貨運(yùn)版星艦當(dāng)成一個(gè)機(jī)動(dòng)靈活的空間站。無(wú)論科研商業(yè)，還是軍用國(guó)安，都會(huì)用得著。

4

太空維修回收超級(jí)平臺(tái)

星艦還有一項(xiàng)「附加功能」：擁有完全復(fù)用的星艦可以在軌道上捕獲并維修人造衛(wèi)星，也可以返回地球，或者轉(zhuǎn)移至一個(gè)新的運(yùn)行軌道。

這意味著：星艦可以變身充當(dāng)一艘穿梭于天地間、各個(gè)軌道間的太空維修、回收衛(wèi)星的超級(jí)平臺(tái)。相比之下，前段時(shí)間諾斯羅普·格魯曼創(chuàng)造的首顆太空救援衛(wèi)星成功對(duì)接目標(biāo)衛(wèi)星，就不算什么了。甚至當(dāng)年航天飛機(jī)維修哈勃太空望遠(yuǎn)鏡也不算什么。畢竟，運(yùn)力有限只能采取多趟運(yùn)輸多次維修的路子。

要知道，加滿油的星艦有能力穿梭于各個(gè)軌道間，連人帶設(shè)備地進(jìn)行太空捕獲、維修、帶回各種航天器。這恐怕是美國(guó)宇航局、美國(guó)太空軍、美國(guó)國(guó)偵局等最想要的太空神器！

5

打造全球化太空港

星艦指南透露，SpaceX初期為星艦建造兩個(gè)發(fā)射場(chǎng)：佛羅里達(dá)州肯尼迪航天中心、德克薩斯州博卡奇卡星艦基地。這對(duì)于超級(jí)太空重載運(yùn)輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，兩個(gè)或者兩個(gè)以上發(fā)射場(chǎng)是必要的。

作為美國(guó)黃金發(fā)射位的肯尼迪航天中心39A，SpaceX正在加緊改造，為未來(lái)發(fā)射星艦打造基礎(chǔ)設(shè)施（包括新型發(fā)射臺(tái)、推進(jìn)劑存儲(chǔ)罐、著陸平臺(tái)、運(yùn)輸通道等等）。

按計(jì)劃肯尼迪航天中心39A將成為星艦承擔(dān)政府部門(mén)任務(wù)的主發(fā)射場(chǎng)，主要客戶包括NASA、五角大樓等。德州博卡奇卡星艦基地目前作為建造測(cè)試基地，未來(lái)還會(huì)擴(kuò)建成為星艦純商業(yè)太空任務(wù)的主發(fā)射場(chǎng)，包括近地軌道太空游、深空游、登月之旅、火星之旅的起始點(diǎn)。

未來(lái)SpaceX發(fā)射基地不再局限于美國(guó)本土四個(gè)發(fā)射場(chǎng)，而是觸及各大洲、部署各大洋，遍布全球化的太空港，可能每天都有數(shù)班環(huán)球航班起降，每天都有往返穿梭于地球空間站、月球空間站、火星空間站、月球基地、火星基地之間的星艦艦隊(duì)……

星艦演化超簡(jiǎn)史

最近幾年，SpaceX一直飛奔在新火箭新飛船研發(fā)的路上，又是ITS星際運(yùn)輸系統(tǒng)，又是FH重鷹，又是BFR大獵鷹，又是迷你版BFR，又是Starship星艦，又是SH超重型……它們之間到底啥關(guān)系？如何一步步演化的？一筆SpaceX箭船開(kāi)發(fā)變形記，就是一部星艦演化超簡(jiǎn)史，一目了然——

2011年，馬斯克公布重鷹開(kāi)發(fā)計(jì)劃。

2016年之前，火箭+飛船系統(tǒng)被稱(chēng)為火星殖民運(yùn)輸系統(tǒng)MCT。

2016年9月，更名為星際運(yùn)輸系統(tǒng)ITS。

2017年7月，改成大獵鷹箭船系統(tǒng)BFR。

2018年11月5日，提出迷你版BFR。

2018年11月20日，棄用BFR，推出超重型火箭+星艦飛船組合，Super Heavy Starship System（縮寫(xiě)SHS），常常簡(jiǎn)稱(chēng)為Starship星艦系統(tǒng)。

2019年1月，建成第一代原型星艦：跳蟲(chóng)/星蟲(chóng)（StarHopper）。后遭遇強(qiáng)風(fēng)損壞。

2019年4月，沒(méi)有頭錐的星蟲(chóng)多次點(diǎn)火，兩次系繩小跳躍。

2019年5月，德州佛州雙線競(jìng)合模式開(kāi)造第二代原型星艦（全尺寸測(cè)試飛船）。

2019年7月26日，星蟲(chóng)（昵稱(chēng)水塔water tower）首次不系繩跳躍，飛行高度約20米。同時(shí)意味著全球首款全流程分級(jí)燃燒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)猛禽，首次試飛。

▲2019年8月28日，星蟲(chóng)最后一跳、也是最大尺度跳躍，飛行高度150米，飛行時(shí)間57秒。之后測(cè)試由第二代原型星艦Mark取代。

2019年9月～12月，SpaceX開(kāi)外掛模式快速打造四艘原型星艦Mark1～Mark4。

2019年11月，首次進(jìn)行燃料罐壓力測(cè)試，加注液氮導(dǎo)致Mark1爆裂。棄用Mark1，改用Mark3測(cè)試。

2019年11月，SpaceX首次進(jìn)行燃料艙加壓測(cè)試，加注低溫液氮導(dǎo)致Mark1爆裂，成為測(cè)試壯烈的第一艘原型星艦。改用Mark3測(cè)試。

2019年12月28日，Mark3更名為SN1。從Mark系列切換至SN系列，即第三代原型星艦SN階段，開(kāi)啟高密集測(cè)試模式。

2020年2月28日，原型星艦SN1加注液氮時(shí)整體爆裂。由于不銹鋼焊接問(wèn)題所致。這是測(cè)試壯烈的第二艘星艦（SN1）。

2020年4月2日，原型星艦SN3加注液氮測(cè)試時(shí)艙體扭曲崩潰，由于氣閥在超低溫加壓時(shí)泄漏。這是壯烈的第三艘星艦（SN3）。

2020年4月，原型星艦SN4成功闖過(guò)超低溫壓力測(cè)試，成為首個(gè)通過(guò)低溫加壓測(cè)試的全尺寸原型星艦。

2020年5月28日，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局商業(yè)太空運(yùn)輸辦公室頒發(fā)為期兩年的發(fā)射許可證，允許從博卡奇卡基地執(zhí)行亞軌道飛行發(fā)射。

2020年5月29日，SN4第5次靜態(tài)點(diǎn)火后突發(fā)爆炸，成為壯烈的第四艘星艦（SN4）。

2020年6月23日，壯烈第五艘星艦SN7。

▲2020年8月4日，SN5首次150米試飛。

▲2020年9月4日，SN6成功復(fù)制SN5低空飛（150米）。

2020年9月23日，壯烈第六艘星艦SN7.1。

2020年10月20日、11月10日、12日，SN8三次靜態(tài)點(diǎn)火測(cè)試。

▲2020年12月8日，SN8首次高空試飛（最高點(diǎn)12500米）最終觸地壯烈。

2021年1月14日SN9三小時(shí)三次試射。

2021年1月22日SN9兩次試射。

2021年1月底至2月初，F(xiàn)AA遲遲未批SN9發(fā)射許可。

▲2021年2月3日，SN9演繹高飛全過(guò)程（最高點(diǎn)10000米），未能軟著陸。

NET2021年，計(jì)劃全尺寸原型星艦首次軌道級(jí)試飛

NET2021年，計(jì)劃原型星艦與超重型火箭合演軌道級(jí)試飛

NET2021年～2022年，1.0版星艦首次試飛

NET2022年，計(jì)劃貨運(yùn)版星艦首飛火星

NET2023年，計(jì)劃載人版星艦首次環(huán)月之旅

NET2024年，樂(lè)觀預(yù)計(jì)載人版星艦首次火星試飛

NET2024年起，計(jì)劃登月版星艦承運(yùn)NASA載人登月任務(wù)

NET2026年，計(jì)劃載人版星艦首次火星之旅

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