【每周科普】星舰又炸了！马斯克却发来祝贺

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专栏将围绕花都区科普宣传工作重点，通过定期发布优秀科普作品，以科学实用、及时高效、通俗易懂为目标，普及科学知识，倡导科学、文明、健康的生活方式，提高广大群众科学文化素质。第243期《每周科普》

综合外媒报道，当地时间18日，美国太空探索技术公司SpaceX与星舰助推器失去联系，原因或是自动爆炸。
据美国有线电视新闻网(CNN)报道，当地时间早上7时许，美国太空探索技术公司SpaceX于得克萨斯州博卡奇卡进行第二次星舰(Starship)重型运载火箭的无人飞行测试，火箭已经发射升空，33台发动机均正确启动。　　图片来源：美国太空探索技术公司SpaceX直播画面截图

报道称，在一级火箭达到工作时序后，二级火箭发生故障后失去联系。

路透社报道称，二级火箭计划飞行90分钟后进入太空，但在升空大约10分钟后与星舰助推器失去联系，并称此次“试图到达太空的尝试”以爆炸告终。　　《纽约时报》指出，这艘“强大的星舰飞船”到达了距地球约90英里的高度，随后失去了联系，原因或涉及自动爆炸。　　美国全国广播公司(NBC)补充道，目前尚不清楚细节，但在该活动的直播中，一位SpaceX官员表示，星舰上的自动终止系统可能被触发，航天器似乎已经爆炸。

（SpaceX公司网站直播画面截图）

美国宇航局局长比尔·尼尔森在X(原推特)上祝贺SpaceX团队“在今天的飞行测试中取得了进展”。
图片来源:美国宇航局局长比尔·尼尔森社交媒体账号截图　　他说：“太空飞行是一次大胆的冒险，需要敢于尝试的精神和大胆的创新。今天的测试是一个学习的机会，然后再次飞行。”
当天，美国太空探索技术公司(SpaceX)总裁马斯克也在社交媒体上转引SpaceX公司账号发布的“星舰”发射时的画面，并写道：“祝贺Spacex公司的团队！”

航天史新纪录

相比此前的各种飞“船”，星舰的确大到了可以用“舰”来形容。单看账面指标，星舰整体高达 120 米，直径 9 米，总重 5000 吨，起飞推力达到 7500 吨，已经远超传奇登月火箭土星五号和正在服役的登月火箭太空发射系统。
测试中的星舰，图中的塔架高度相当于60层高的楼。新华社发
从运载能力方面来看，它可以运输 150 吨载荷到近地轨道，如果不考虑回收复用，可达 250~300 吨。此外，星舰还可执行百吨级地球同步转移轨道、地月转移轨道和地火转移轨道任务，是个多面手。在完成载人任务时，星舰最多可容纳 100 名宇航员工作生活，也大幅超过了普通载人飞船的 3~6 人。
基于 SpaceX 的猛禽系列发动机和火箭回收复用技术，星舰再进一步，可实现全箭复用，是航天史上首创。结合廉价的不锈钢主体结构、更易获取的液氧甲烷推进剂、相对简单的发射塔架，星舰的单次发射成本有望低于普通火箭。
按照马斯克的说法，未来目标是把平均发射成本压缩到 100 万美元。这意味着货运为单价 10 美元/千克，客运单价为 1 万美元/人。目前的国际航天货运和客运报价约为 1 万美元/千克和 8000 万美元/人。对比来看，如果马斯克能实现他的豪言壮语，星舰的价格优势将非常惊人。

猛禽发动机。图/SpaceX官网

综合看来，星舰是航天领域内的一个新的“物种”，在很多方面实现了颠覆性的创新，达到了新的高度，对于整个人类航天事业都有很大的启发作用。

应用潜力广阔

正因较强的着陆能力，在美国宇航局（NASA）正推进的“阿耳忒弥斯”重返月球计划中，星舰拿到了至关重要的载人登陆月球合同。
按照设计，星舰的 HLS 版本将会在深空中与月球空间站（或猎户座飞船）分离，携带宇航员和大量科研设备登陆月球表面，再从月球表面起飞返回，成为空间站与月球表面的定期“航班”。设计的星舰 HLS 版本的往返月球总重达到 100 吨，远超 NASA 提出的 1~2 吨级别，更多的运力空间将会大幅提升宇航员在月表执行任务的复杂性，有助于更全面、更深入地开发利用月球。
星舰的HLS版本，将会是“重返月球”的关键一步。图片来源：NASA
在马斯克一直提到的“移民火星”梦想中，星舰也是决定成败的核心运载工具。
从科学研究方面来看，一个有很大尺寸和运输能力的运载器具，将对天文观测和行星探索等任务有颠覆性改变，且低廉的发射价格将让科学家把有限的预算集中于研发科研载荷。
例如，星舰可搭载超大尺寸空间望远镜升空，远超此前。对于木星、土星等遥远星球的探索，无论是星舰“空中加油”，还是星舰运输一个独立上面级的方式，都有助于大幅增加探测器的质量预算，从而携带更多先进仪器深入探索这些神秘的行星，揭开太阳系的面纱。
未来星舰的常态化发射模拟效果图。图片来源：SpaceX
而以测试目标来看，星舰成为地球上“洲际运输系统”的理念可行性也很大。按照测试计划，星舰组合体从美国南部的博卡奇卡起飞，在 172 秒后完成使命的火箭一级与星舰分离后返回并着陆，星舰开始自主飞行，最远距离地表约 250 千米，在测试完一系列技术，约 75 分钟后在夏威夷附近海域开始受控再入，全程约 90 分钟。
如果把这次旅程想象成一架民航客机，效果如下：改装后的可乘坐 200—300 名乘客的洲际客运版本星舰，可在两小时内完成到地球任一地点的飞行，如果机票价格控制在 1—2 万美元，附带一次地外失重俯瞰地球之旅，相信这个特殊的“民航客运”市场将会吸引众多消费者体验。
总体而言，低价格、强运力、适用性是星舰的三大核心竞争力，有望在多个航天领域改变游戏规则。

“炸”出来的火箭

星舰的研发并非一切顺利，一大特色就是“炸”。由于绝大部分是自筹经费， SpaceX 并没有太多讨好投资人的压力，基本是边极限测试边快速迭代的研发理念。从一开始，很多研发条件就基于这个逻辑建立。
星舰的测试环境和场地远不是传统航天研发留给大众的高精尖印象。图片来源：SpaceX
很多测试注定是要把火箭测试到爆炸，星舰因而广泛采用了相对廉价的不锈钢材料建造，批量生产的猛禽系列发动机价格低至 25 万美元，SpaceX 还研发了更廉价但性能更好的隔热瓦，总体上大幅节约了星舰的建造成本。再开个玩笑，不断炸掉老版本，也节省了不少维护和储存费用。
在这种逻辑下，SpaceX 从星舰最早的星虫版本，共计炸掉或退役了 32 个测试原型机，甚至曾经首飞测试的星舰也仅是一个编号“SN24”，已经炸掉。与它相近的版本“SN25”已完成了各种测试，“SN26”和“SN27”也建造完毕，进入测试流程，后续的各测试版本也在设计迭代中。因而，飞行测试的爆炸并不意味着星舰的研发到此结束，还会有更多“爆炸”在路上。
相信我们人类未来一定可以走向星辰大海~

来源：中国新闻网、科普中国

编辑：花无缺

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