星舰发射不是推巨石上山

作者: 张田勘

当地时间2023年4月20日,SpaceX公司的星舰(星际飞船)在美国得克萨斯州的星际基地发射。发射后,火箭的最高时速一度达到2000千米。不过,在离开发射台3分48秒后,星舰未能成功分离一级助推器,在3.8万米的高空,火箭开始旋转下坠并爆炸。

星舰发射失败了,发射场内的工作人员应该特别沮丧,但事实上,目睹星舰爆炸后,发射场内的所有员工却在欢呼。星舰发射失败,旁观者的反应显然与发射现场不同。有人嘲讽,这是用30亿美元放了一个烟花,是SpaceX公司创始人马斯克向投资者画出的又一张“太空大饼”。但是,也有支持者认为,星舰是人类探索太空的希望。

SpaceX公司的员工和马斯克在对待失败上有自己的态度。这种态度与古希腊神话中的西西弗斯有相似之处:不在乎失败,只在乎实干的过程。西西弗斯触怒了诸位天神,受到处罚,每天将一块巨石推上山顶,每次到达山顶后,巨石又会滚下山。因此,西西弗斯是在做“永无尽头而又徒劳无功的任务”。不过,星舰发射不是推巨石上山,马斯克也不是西西弗斯。SpaceX公司经历过多次发射任务失败,但每一次发射都是一次提升技术能力的试验,是迈向成功的一个台阶。

星舰的总高度约为120米,由底部高70米、配备33台“猛禽”发动机的超重型推进器(一级火箭)和顶部高50米、可重复利用的飞船船舱(二级火箭)组成。超重型推进器可加注推进剂3400吨,推力可达7590吨,是人类用于登月的土星Ⅴ号火箭的起飞推力的两倍多。顶部也称星舰飞船,可加注推进剂1200吨,推力可达1500吨。

从推力和吨位看,星舰是一种可以将航天员和货物运送到地球轨道及月球、火星等星球的可重复使用的运输系统。在完全回收状态下,其近地轨道运力不低于100吨。这也意味着,星舰能一次运送数百人到达地外空间和其他星球。如果星舰发射成功,将具有重大的现实意义,而非只是尝试着将人类送上火星,建立外星殖民地,为人类社会的崩溃备份,让人类变成多星球物种。

遗憾的是,此次星舰发射还是“失败”了。从2020年2月星舰的原型SN1在一次液氮压力测试中发生爆炸到这次星舰的空中爆炸,SpaceX公司已经经历了6次发射失败。但是,每一次失败都伴随着收获,研发团队不断取得技术上的新进展。比如,2020年12月9日的第三次测试,星舰SN8挑战12.5千米高空试飞,撞地爆炸。马斯克称:“我们已经拿到所有所需的数据,恭喜SpaceX团队!”此次星舰发射虽然以爆炸告终,马斯克同样给予了肯定和赞许。

在SpaceX团队看来,只要星舰干净利落地离开发射平台,任何结果都标志着成功。星舰项目风险大,不断有原型机爆炸,失败已经成为一种常态。

为何SpaceX团队屡战屡败,还要屡败屡战呢?因为星舰不只是未来航天技术的至高点,也是未来人类社会可以多方面、多领域利用的科技力量,正如今天的互联网、人工智能技术。

如果星舰发射最终获得成功,它将成为一个真正的超级地空运载器,可以直接把重量相当于一个小型空间站的物资投送到太空,而不必多次运载货物到空间站。更重要的是,星舰可重复使用,若将来一级火箭和二级火箭都能回收并重复使用,将大大降低成本。未来,利用星舰运送货物,就像将铜线网络升级为全光纤网络,将从介质上解决宇宙空间运载量受限的问题。

根据SpaceX公司的预测,未来星舰的超重推进器(一级火箭)可重复使用1000次,星舰飞船(二级火箭)也可以重复使用100次;一艘星舰单日最多可以发射3次,单次发射成本会降到200万美元,甚至最低可降至100万美元。这相当于把1千克物品送上太空只需要几十美元,把1个人送上太空只需要数千美元,与现在的国际民航航班票价相差不大。

火箭的重复使用试验在早期曾受到不少嘲讽,人们怀疑马斯克是像西西弗斯一样做无用功。马斯克在2013年的一次访谈中公开表达了火箭回收并重复使用的技术设想,当时迎来的有掌声,但更多的是讥笑和不屑。此前的世界航空航天实践似乎已经证明,航天器重复使用是痴人说梦,如果要试验,就会像西西弗斯一样,永远徒劳无功。然而,在经历了无数次失败后,2016年,猎鹰9号火箭回收成功。2023年2月28日,星链二代卫星首次发射取得成功,也正是在此次发射中,SpaceX公司完成了第100次一级火箭的回收。

尽管此次星舰发射失败了,但其顺利升空并通过Max-Q点,即最大动压点(火箭所受气动阻力最大的时刻),证明第一级超重基本设计具有可行性,也为星舰的回收及重复使用奠定了基础。因此,星舰发射成功只是时间问题。

真正让人持有怀疑的是马斯克的火星移民计划—人类到达火星后将如何生存?前不久,微软公司创始人比尔·盖茨在采访中称:“去火星耗资巨大,你可以买麻疹疫苗来挽救生命,每花1000美元就能救一个人……去火星并不是一个合算的、拯救生命的办法,别去火星……”从比尔·盖茨的角度看,如果马斯克一直坚持进行移民火星的试验,就极有可能成为现代的西西弗斯。火星上有巨量辐射(主要是银河系宇宙线);火星缺乏磁场(磁场为地球提供了另一个保护层);火星的大气只有地球大气厚度的1%;火星上没有水,无法生产粮食……目前,人类根本无法在火星上生存。

以现有条件看,移民火星恐怕是一次有去无回的单程旅行。不过,如果未来马斯克及SpaceX公司能在火星上创造出与地球类似的适宜人类生存的环境,移民火星计划就不会是无用功。

【责任编辑】张小萌

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