8 月 28 日消息,長期以來,SpaceX 一直將星艦(Starship)宣傳為一款可完全、快速重復使用的火箭。其設計初衷是向火星運送數千磅貨物,助力人類實現“多行星生存”愿景。然而,規?;貜褪褂玫暮诵脑谟诤教炱餍杈邆淙蒎e能力 —— 即便出現故障,也不會直接導致任務徹底失敗。
當地時間周二晚間進行的第十次試飛,充分體現了 SpaceX 對“容錯性”的重視。該公司在試飛后的更新中表示,此次測試旨在“挑戰星艦性能的極限”。而摸清這些極限,對 SpaceX 后續計劃至關重要:未來星艦不僅要承擔星鏈衛星(Starlink)發射、商業載荷運輸任務,最終還將負責載人航天任務。
周二晚間,當這枚巨型星艦火箭升空時,SpaceX 的目標遠不止達成新里程碑。團隊在此次試飛中主動引入多項故障,重點測試三項關鍵技術:熱防護系統(隔熱罩,heat shield)性能、推進系統冗余能力,以及猛禽發動機(Raptor)的在軌重啟技術。
熱防護系統正是 SpaceX 當前面臨的最大工程難題之一。正如埃隆?馬斯克(Elon Musk)2024 年 5 月在 X 平臺(原推特)上所言,“可重復使用的軌道返回隔熱罩”是實現火箭 100% 重復使用的“最后一道關鍵難題”。
星艦上級艙(與火箭同名,也稱作“星艦”)的腹部覆蓋著數千塊六邊形陶瓷與金屬隔熱瓦,這些瓦片共同構成了熱防護系統的核心。
第十次試飛的核心目標之一,就是驗證星艦在穿越大氣層、承受高溫灼燒時,能承受多大程度的損傷并仍能安全存活。測試中,工程師主動移除了部分區域的隔熱瓦,并對一種新型主動冷卻隔熱瓦進行了試驗,以收集真實數據并改進設計。
2003 年“哥倫比亞號”航天飛機事故,早已為熱防護系統的脆弱性敲響警鐘。當時,一塊絕緣泡沫在發射階段撞擊了哥倫比亞號左翼的隔熱瓦,這一關鍵故障最終導致航天飛機重返大氣層時解體,機上 7 名宇航員全部遇難。
22 年后的今天,SpaceX 正專注于極端場景下的性能驗證。若此次試飛后的數據顯示,星艦艙體溫度始終控制在預期范圍內,將為該公司實現“上級艙直立著陸、翻新后重復使用”的終極目標奠定重要基礎。
推進系統的冗余能力也在此次測試中得到驗證。超重型助推器(Super Heavy)的著陸點火程序,實際上是對“發動機失效”場景的模擬演練。在點火最后階段,工程師主動關閉了三臺中央猛禽發動機中的一臺,并啟用了備用發動機來替代。這是一次成功的發動機失效事件演練。
此外,SpaceX 還宣布完成了猛禽發動機的在軌重啟,發射直播中提到,這是該公司第二次實現這一技術突破。對于深空探測任務、推進劑在軌轉移任務,乃至部分載荷部署任務而言,發動機的可靠重啟能力都至關重要。
美國國家航空航天局(NASA)的“阿爾忒彌斯計劃”(Artemis),也高度依賴 SpaceX 的兩項關鍵技術突破:一是能承受重返大氣層高溫的熱防護系統,二是可在軌可靠重啟的星艦 —— 唯有實現這兩點,才能確保宇航員安全登陸月球表面。目前,NASA 已向 SpaceX 撥款超 40 億美元(IT之家注:現匯率約合 286.22 億元人民幣),用于研發可登月的星艦版本;按計劃,星艦的首次月球著陸任務將于 2027 年年中執行。
NASA 會根據任務類型調整風險容忍度:對于無人任務,會接受更高風險;而載人運輸任務則要求極低風險。在讓宇航員搭乘新型火箭前,NASA 會設定量化安全標準,且這些標準必須通過測試與飛行數據驗證才能達標。盡管星艦體型更大,但安全標準并不會因此放寬 —— 不過,更大的體型也意味著潛在故障模式會更多。
綜合來看,此次試飛的多項實驗表明,SpaceX 的測試正圍繞這些安全標準展開。下一步,該公司將對星艦進行重大升級,推出“Block 3”版本:包括推力更強的猛禽發動機、襟翼系統升級,以及航電系統、制導導航與控制系統的優化。
第十次試飛的下一個關鍵節點,是將飛行數據轉化為硬件升級方案 —— 唯有如此,才能逐步實現星艦的“常規化運營”,最終邁向馬斯克設想的目標:“24 小時內完成 24 次星艦發射”。