点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:马斯克的星舰首飞,到底是成功了还是失败了?
首页> 光明科普云> 图文 > 正文

马斯克的星舰首飞,到底是成功了还是失败了?

来源:蝌蚪五线谱2023-05-02 14:53

  最近,SpaceX公司又进行了发射试验。4月20日,SpaceX公司尝试了超重-星舰组合体的首次轨道级试射任务。

  结果大家都已经知道,超重-星舰组合体在点火升空约239秒后,在数个发动机熄火、箭体严重倾斜、翻滚的情况下,最终爆炸解体,场面颇为壮观。

  发射前的超重-星舰组合体(左)以及发射失败后的爆炸画面(右)

  图源:SpaceX公司

  准备良久的试射任务以火箭爆炸收场,本该是一件令人垂头丧气的事情,可马斯克看上去却挺高兴,还在推特发消息向任务团队祝贺。

  那么这次试射到底是成功还是失败了?莫非马斯克是死要面子不肯承认错误吗?

  其实对于本次试射任务,马斯克及他的团队把预期放得足够低。他曾预计成功率只有50%。但由于本次试射任务标志着SpaceX公司进入了探索行星际旅行的全新阶段,因此尽管发射成功的可能性不大,却仍然引来了航天爱好者的全程关注。

  说到这里,可能有的同学已经搞不清了:从2008年开始,马斯克就带领着一帮人一次又一次地试射,不是已经发射成功又回收成功了吗?这次又在搞啥捏?

  趁这个机会,我们就来捋一捋。

  航天发射两大件:火箭和航天器

  火箭和航天器是各国航天发射任务中的“标配”。

  以我国为例,风云气象卫星、北斗导航卫星、神舟载人飞船、嫦娥系列月球探测器、天问一号火星探测器和天宫空间站等等都被称为航天器,它们以天体力学的运动规律在太空中飞行,并用于完成载人、探测等任务。

  在研发过程中,工程师们除了要让航天器具备完成预定工作任务的能力,还要使其具备良好的抵抗宇宙辐射、极端温度环境和微流星体超高速冲击的能力。

  嫦娥三号(左),天宫一号(中)和天问一号(右)

  图源:cnsa

  而火箭则是将这些航天器安全送入太空的运载工具,航天器越重、预定到达的飞行轨道越高,对火箭的综合能力要求也就越严格。由大气层中的飞行环境远比真空中要复杂,所以在航天发射任务中,火箭点火发射及其升空后两分钟内是最容易发生事故的阶段。

  目前,世界各国都在不遗余力地研制性能更为强大的火箭,保障航天发射任务。

  神舟系列火箭(图源:中国大百科全书数据库)

  马斯克的SpaceX做了哪些事?

  SpaceX公司是一家由美国航天局NASA支持并发展壮大起来的民营商业航天服务商。自成立以来,它的 任务就是研制可重复使用的火箭和货运/载人航天器。

  降低材料成本和实现重复使用是马斯克降低航天发射成本的两大法宝。

  听说钛合金、碳纤维等航天材料太贵?那我就用不锈钢来造火箭吧!

  火箭发射一次就扔的做法太过浪费,费用太高?那我就把发射出去的火箭再接回来继续用呗!

  而SpaceX公司的研发方式也很简单直接。在NASA的支持下,SpaceX公司快速完成了一轮又一轮的地面试验和发射试验。

  你让我在试验前先严密论证,以确保万无一失?不存在的,只管试就是了,哪里失败了就在哪里打一个补丁,然后继续试。这种令大家瞠目结舌的 “程序员在线修bug”式研发手段曾经屡战屡败,一度使SpaceX濒临破产边缘,但最终还是取得了不小的成功。

  SpaceX公司的失败案例

  图源:SpaceX公司

  从2008年到2020年,经过上百次的迭代测试,SpaceX逐步掌握了货运/载人龙飞船的降落伞溅落回收技术和猎鹰9号运载火箭的反推垂直着陆技术。通过龙飞船和猎鹰火箭的重复回收使用,马斯克大大降低了航天发射的成本,接了大量商业航天订单在手,一时间风头无两。

  载人龙飞船(左)和猎鹰9号火箭(右)

  图源:维基百科

  SpaceX的星舰首飞试验

  马斯克的雄心并不止于此,他最终想实现的是火星移民。但为了把航天器顺利地运送到火星,SpaceX公司现有的猎鹰火箭推力远远无法满足要求。

  为此老马又开始了迭代进化:既然配备有27台猛禽发动机的重型猎鹰9号火箭都不够用,那我就用33台高功率猛禽发动机攒一个“超重”的猎鹰火箭吧!没错,这个新型火箭就叫做 超重猎鹰火箭(SuperHeavy)。而在超重火箭上方的航天器,要比龙飞船要大得多,被命名为星舰(Starship)。

  从2018到2022年,SpaceX制造了30多个星舰原型机,进行了大量地面试验和大气层内飞行试验,一步步地摸索了星舰发射与反推垂直回收技术。本月的发射测试,则是首次尝试轨道级发射任务,也就是看看能不能让星舰发射在近地近轨道附近飞行一段距离。

  按照原计划,超重-星舰组合体发射升空后,超重猎鹰将首先受控降落,而星舰则绕地球飞行将近一圈后在海上溅落回收。

  超重-星舰组合体的飞行计划

  图源:中国航天报

  不过,在发射之初,组合体就因故障而出现了明显的弹体倾斜现象。到第67秒时,可以发现一共有6台发动机熄火了。这样一来,整个星舰受到的推力不再平衡,因此越飞越歪,还出现了翻滚现象,最终只能以引爆告终,最大飞行高度39公里。

  ↑↑↑点火后17秒,组合体发射成功,整体略有倾斜,发动机初始故障3台

  图源:Space X公司

  ↑↑↑点火后1分47秒,组合体倾斜严重,发动机故障6台,出现泄露情况

  图源:Space X公司

  ↑↑↑点火后2分26秒,组合体开始翻滚

  图源:Space X公司

  ↑↑↑点火3分59秒,组合体爆炸

  图源:Space X公司

  对于马斯克而言,即使星舰在地面当场爆炸都是可以接受的(以前又不是没有发生过),而这次星舰在飞行了这么久后才爆炸,已经是非常棒了。

  同时,这次试验证明了星舰的技术路线具有一定的可行性,后期只要排除发动机失控的故障就可以了。这就是马斯克对本次首飞失利评价颇高的原因。

  写在最后

  马斯克和他的SpaceX在商业航天中不断尝试。我国在此领域进展如何呢?

  其实,早在1985年,我国就开始将自行研制的长征三号火箭推向了国际商业航天市场,并在之后的几年内多次成功发射国外卫星,一度占据了国际市场的9%份额。但在1999年,美国发布了所谓的《考克斯报告》,据此指责中国窃取美国航天技术,并禁止任何使用美国零部件的卫星由中国完成发射任务。此后,中国航天开始进入一段漫长的低谷期,直到2005年才又开始进入国际市场。

  长征二号火箭为美国休斯公司发射卫星

  图源:中国运载火箭技术研究院

  即使是这样,如今的中国航天做到了载人航天、月球探测和深空探测的壮举,我们有理由相信,中国航天人最终会以自己的方式,探索出全新的低成本商业航天之路。

  参考文献:

  [1] SpaceX. 维基百科 https://zh.wikipedia.org/wiki/SpaceX#SpaceX%E6%98%9F%E8%89%A6_2

  [2] “星舰”首飞分析. 中国航天报 https://www.163.com/dy/article/I3BM1G5L0552D3NO.html

  [3] 1985-2015:初探商业化的中国航天. 钛禾产业观察 https://k.sina.com.cn/article_6774587394_193cc000202000uwit.html

  [4] 20多年前长二捆火箭发射“澳星”:签合同时火箭还在图纸上。中国运载火箭技术研究院 http://calt.spacechina.com/n488/n754/c4237/content.html

  作者:崔天宁 兵器工业某研究所工程师

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 漫动时节丨今日七夕,“晒”点什么?

  • 科技创新闪耀2025数博会

独家策划

推荐阅读
当前,全球科技革命与产业变革加速演进,人工智能(AI)正从“辅助工具”跃升为驱动社会变革的核心引擎。
2025-08-29 09:40
中国科幻完成了从文学、影视到互动娱乐的全产业链突破,步入业态融合与创新驱动的关键阶段。科幻阅读作为科幻产业链上游的基础产业,需率先探索高质量发展路径。
2025-08-29 09:38
作为太阳系中目前已知唯一拥有生命的天体,地球宜居性的形成与演化是地球系统科学研究的核心议题。
2025-08-29 09:35
国家气候中心统计数据显示,截至8月28日,华北雨季已持续55天,较常年雨季长度(30天)明显偏长。截至8月25日,华北雨季监测区累计雨量较雨季常年值偏多131%。
2025-08-29 09:18
8月29日是七夕节,在古代神话中,牛郎和织女因为被天上的银河隔开,只有在每年农历的七月初七才能通过鹊桥相会。那么,银河到底有多宽?
2025-08-29 09:17
浙江大学物理学院王浩华团队、杭州国际科创中心郭秋江超导量子计算团队联合清华大学邓东灵团队,在百比特超导量子芯片上观测到,“预热化”机制能有效抵御热激发扰动,使有限温度下的拓扑边缘态展现出了足够的稳定性,为保护脆弱的量子信息提供了新可能。
2025-08-28 09:47
6G时代,无论在城市楼群还是偏远山区,都需要数据的高速传输和快速接入,但基于纯电子技术的传统无线设备带宽受限、频段单一,难以动态调度频谱资源。
2025-08-28 09:47
8月26日,《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》发布。为何要出台这份文件?这份文件重点说了些什么?记者采访了国家发展改革委参与文件起草的专家。
2025-08-28 09:45
从“人工智能+”发展进展来看,朱克力认为,在政策层面,形成了举国体制,算力基础设施、数据供给、人才体系等基础支撑全面强化。
2025-08-28 09:37
工业和信息化部近日印发《关于优化业务准入促进卫星通信产业发展的指导意见》。意见明确,鼓励卫星通信在工业、农业、交通、能源、城市治理等各行业各领域创新应用。
2025-08-28 09:35
8月26日,国新办举行“高质量完成‘十四五’规划”系列主题新闻发布会,介绍“十四五”时期能源高质量发展成就。
2025-08-27 09:36
王蜜所在团队养蜗牛的装置和她用指甲油给蜗牛壳做的标记(首次发表,非授权禁止转载)。在中科院地球环境所,针对蜗牛壳体季节尺度研究,副所长晏宏提出的理念是,用空间换时间。
2025-08-27 09:47
8月8日至12日,第十届世界机器人大会在北京举行。”  近年来,更多养老机器人在家中、社区及养老机构落地应用,从桌面式机器人、轮式底盘型机器人到人形机器人,“人机共栖”的智慧养老图景正加速照进现实。
2025-08-27 09:45
作为海洋生物医药研发的特色方向,海洋中药尚不能满足中医药产业发展需求,其开发和利用还处于起步阶段。在产业转化环节,郑明月指出,应借鉴“算法开发—标靶确证—临床转化”范式,构建海洋天然产物专属数据库和AI工具。
2025-08-27 09:45
一项近日发表于《应用生理学、营养学与代谢》的研究发现,摄入动物蛋白质食物与更高的死亡风险无关,甚至可能降低与癌症相关的死亡率。论文第一兼通讯作者、加拿大营养策略公司负责人Yanni Papanikolaou表示,“综合这类观察数据与临床研究,很明显,动物蛋白和植物蛋白均有益于健康长寿。
2025-08-27 09:43
近日,我国科学家利用中国空间站上的无容器材料科学实验柜,成功把钨合金加热到超过3100℃,创造了新的世界纪录。“这项工作不仅验证了我国自主设计的空间材料科学实验柜具有非常优异的性能,也积累了大量的超高温材料在轨实验的原始数据。
2025-08-27 09:42
随着AI(人工智能)技术快速发展,AI应用已渗透社会生活各领域。深入分析AI“信口开河”成因,需从技术、数据和监管三个维度进行考量。(摘编自《工人日报》,原题为《防止AI“信口开河”,技术伦理建设刻不容缓》)
2025-08-26 10:27
市场监管总局(国家标准委)日前批准发布《动力锂电池运输安全及多式联运技术要求》国家标准,将于2026年2月1日起实施。动力锂电池是新能源汽车的“心脏”,其安全高效运输是提高产业链供应链韧性的关键。
2025-08-26 10:27
截至2025年8月22日,今年中国空间站空间应用系统已在轨实施58个科学与应用项目,实验次数2.6万余次,上行科学与应用任务800余公斤科学物资,下行空间科学实验样品27种,获取科学数据110TB。
2025-08-26 10:27
暑期,不少家庭选择前往户外戏水游玩。胡越凯介绍,大家常说的“食脑虫”属于“自由生活阿米巴原虫”,多生于潮湿的土壤和淡水中,包括福氏耐格里属阿米巴原虫、狒狒巴拉姆希阿米巴原虫和棘阿米巴原虫。
2025-08-26 10:26
加载更多