

爆炸的星舰
作者:苗千
当地时间4月20日8时33分,人类历史上最大的火箭——由太空探索技术公司(SpaceX)开发的“星舰”(Starship)点火升空。按照计划,这个高约120米、直径约9米的庞然大物会在33个引擎的推动之下升空,随后火箭推进器在与火箭分离之后落入墨西哥湾,火箭在进入地球轨道后向东飞行,在飞越大西洋和印度洋后最终坠入太平洋,整个过程会大约持续1个半小时。
然而发射过程并没有预想中顺利。在升空不到4分钟后,就发现33个引擎中的几个已经熄火,火箭推进器也没有按计划与火箭分离。在空中行进了大约40公里后,在围观人群的惊呼声中,整个火箭最终在空中发生了剧烈的爆炸。要知道,全世界的观众都可以观看这次火箭发射的现场直播。这次爆炸可谓举世瞩目,也迅速成为世界各国媒体的头条新闻。
这次发射如此引人注目,最重要的原因就在于星舰巨大的体型。美国著名创业家埃隆·马斯克(Elon Musk)创立的太空探索技术公司以研发重型、低成本、可回收的火箭闻名。他们研发的猎鹰9号(Falcon 9)火箭在2015年首次完成回收,大大降低了火箭发射的成本;而猎鹰重型运载火箭(Falcon Heavy)则曾经是世界上推进力最强大的火箭。
美国航空航天局(NASA)研发的重型运载火箭“空间发射系统”(Space Launch System)在2022年11月首次发射,夺走了最大推进力火箭的名头。而如今进行实验发射的星舰,其推进力则几乎达到空间发射系统的两倍。一旦发射成功,必定会对人类探索宇宙的进程产生重大影响。
一旦试验成功,作为有史以来最强大的火箭,星舰可以将150吨的设备送上近地轨道,运送能力超出现有火箭的5到10倍。如果它可以投入到常规应用之中,必将大幅降低人类向太空运送器材的成本,那么人们设计在太空中使用的器材时,也就不必再把降低重量作为最重要的因素。另外,星舰的内部空间更大,也就能运送更大的天文器材,例如体型巨大的天文望远镜。
在未来,将火星探测器收集到的火星岩石样本运送回地球,或是运送人类宇航员登陆火星,很可能要利用星舰这类的巨型火箭。与空间发射系统使用氢氧燃料不同,星舰使用的是价格更低,也更容易进行操作的液态甲烷和氧作为燃料——作为更加长远的计划的一部分,太空探索技术公司甚至有计划在火星表面生产甲烷,为星舰提供燃料,供其飞回地球。尽管称不上成功,但是对于太空探索技术公司的开发者来说,这次发射也绝对算不上一次失败。毕竟设计建造规模如此巨大的火箭很难一次成功,而很多数据仅通过电脑模拟是无法获得的。研究者们必须在失败的基础上进行设计。此次发射的星舰还算不上一个成熟的火箭。在很多专业人士眼中,这次发射甚至可以称得上是一次成功——火箭毕竟成功离开了发射台,并且提供了众多宝贵的发射数据。也正是因为如此,太空探索技术公司才将这次发射有些幽默地描述为“计划外快速拆卸”(rapid unscheduled disassembly)。
尽管前景乐观,人们也都对其寄予厚望,但是对于星舰来说,它的时间表确实紧张,需要加快进度。作为马斯克实现未来移民火星目标的一个重要工具,星舰的目标是能够运送人类往返于地球和火星。而美国航空航天局则计划利用星舰作为阿耳忒弥斯计划(Artemis program)的一部分,首先运送宇航员从地球往返月球。美国航空航天局已经先后支付给太空探索技术公司超过40亿美元用于火箭研发。按照计划,在2025年和2028年会需要利用星舰运送宇航员从月球轨道往返于月球表面。而在这之前,星舰则需要先完成在无人状态下往返月球的行程。
太空探索技术公司建造了多个星舰进行实验。在第一次发射发生爆炸之后,马斯克宣布在几个月之内就会进行下一次实验。人们期待星舰取得成功,是因为它可能标志着人类的宇宙探索进入到一个全新的时代。只有利用这种超级火箭,才可能以低成本向太空运送大量物资,让人类宇航员从地球往返于月球和火星。或许在未来人们回忆起人类登陆火星的历史,就是从这次著名的爆炸开始。
(本文写作参考了《自然》(Nature)杂志和太空探索技术公司网站的相关报道)