SpaceX的星舰又炸烟花了，但每一次失败都离成功更近一步
来源丨经纬创投（ID：matrixpartnerschina）
一鸽再鸽无数次后，北京时间4月20日，马斯克的星舰原型机SN24终于从得克萨斯州博卡奇卡海滩的星舰基地发射。
作为一种完全可重复使用的运输系统，星舰主要由高69米的第一级Super Heavy助推器（例如B7）与第二级Starship星际飞船（例如SN24）两级组成，两者组合总高度达到近120米，有效载荷能力达到150公吨，是世界上有史以来最高、最强的运载火箭。这还是马斯克实现火星梦想道路上的重要一环，计划未来能够搭载100多名乘客前往月球和火星及更远的地方。
4月17日，当全球航天爱好者一起观看发射直播时，由于压力阀问题，星舰首次轨道发射在倒计时最后40秒突然停下。有网友调侃道，“明明可以直接取消发射，但硬是让我们追了45分钟的直播”。这次的发射任务也就地改成了一次湿彩排。
4月20日，星舰成功从发射台起飞后，越过最大空气阻力点MAX-Q，一度到达39km左右的高度。但在升空3分多钟后，SN24与助推器B7分离前，依旧没有逃过“放烟花”的命运。SpaceX官方还发推调侃道：“可能是这次发射还不够刺激，星舰在分离前又经历了一次计划外的迅速解体。”
不过，按照之前“不在发射台上炸就算成功”的预期，这次试验在数据收集角度看依旧是一次“昂贵”的成功。SpaceX在本次任务的直播页面下方写道：“衡量这样测试的成功标准是我们能学到多少东西。”SpaceX也在推特上表示，在其致力于让生命多行星化的路上，这次的测试将帮助他们进一步提高星舰的可靠性。
对于翘首以盼的航天迷们来说，看到这样的情况虽然有失望却并不意外。2019年以来，SpaceX已经进行了无数次试飞和原型机测试，而爆炸也成了探索过程中绕不开的话题。早在这次的首次轨道试飞之前，马斯克也在推特上说明了这完全是一次“抛硬币”的尝试——星舰首次成功进行轨道发射的几率大概只有50%。
星舰未来的目标，是执行阿尔忒弥斯奔月计划，甚至星际间的人员和货物运输任务，直接关乎马斯克的“人类移民火星”计划的成败。即便此次首发并没有带来超预期的效果，但对于SpaceX来说，比成功更重要的在于数据的收集。在一次次失败中获得数据加以修改调整，是SpaceX发展过程中一贯的测试思路。
反复放鸽子的星舰首次轨道试飞难度究竟有多大？有一半失败几率也要进行，此次发射有多重要？我们何时可以期待商业化航天新篇章？以下：
巨物CP组合，打造世界最强火箭
星舰是一种完全可重复使用的运输系统，主要由第一级Super Heavy助推器（例如B7）与第二级Starship星际飞船（例如SN24）两级组成，旨在将船员和货物运送到地球轨道，帮助人类重返月球并前往火星及更远的地方。
梦想宏图之大，也意味着星舰的发射测试之旅注定坎坷无比。SpaceX从2019年开始，制造了多个星舰原型机，用于进行短距离的高空试飞。这些试飞的目的是测试星舰的发射、飞行、操控和着陆能力，以及验证其设计和工艺。
2020年12月9日，星舰SN8首次高空试飞，飞到12.5公里高度却在落地瞬间爆炸。其后的SN9、SN10、SN11等也都没逃过“炸烟花”的命运。
星舰SN8(图源：SpaceX)
星舰SN9(图源：LabPadre)
星舰SN10(图源：NASA Spaceflight)
星舰SN11(图源：NASA Spaceflight)
在本次发射前，SpaceX完成试飞的最后一艘原型机是SN15。它曾于2021年5月6日在试飞测试中成功着陆，试飞高度为10公里，虽然着陆后也引发了一些小火，但好在较快得到了控制。SN15也成为了SpaceX在高空试飞后没有爆炸的首个星际飞船原型。这意味着，星舰原型机取得阶段性胜利，SpaceX掌握了最关键、最难搞的安全着陆能力。
SN15点火图(图源：SpaceX)
SN15着陆图 (图源：SpaceX)
SN15高空测试成功之后，迎来的便是轨道试飞。在SN24与B7这组“CP”前，备受关注的是星舰SN20和超重型助推器B4的组合。然而，SpaceX却进入了“较为水逆”的调整期。
早在2021年8月，SpaceX就曾短暂地将星舰SN20和超重型助推器B4进行了组装，总高度达近120米，发射台的高度甚至建造到145米。当这组史上推力最大、体积最大的火箭首次呈现在公众面前时，全世界航天爱好者都激动不已。
从高度看，没有重型火箭能够和星舰相比拟。当时从SN15直接进步到SN20，SpaceX并没有进行10公里飞行测试的复飞检测，而是计划直接进行轨道测试。加上SN8到SN11的接连失败爆炸，也让很多人对SN20缺乏信心。
不过，这些并没有阻挡马斯克和SpaceX的步伐，在2021年9月27日和9月30日，星舰SN20顺利完成了压力与低温测试；10月22日，SpaceX在静态点火测试中测试了SN20将最终搭建的两台猛禽发动机；11月13日，六台猛禽发动机首次被全部点燃。马斯克随后也在推特回复确认点火测试结果良好，这再一次为其进入太空轨道的正式飞行打下了基础。
如此庞大的机型，造价自然不菲。但值得注意的是，虽然SpaceX的主要目标之一是实现星舰的可重复使用，即星舰从地球起飞，最终回到地球降落，但目前的回收能力还有很大提升空间。马斯克也表示，在后续机型测试中，将逐步提升回收率，并在未来实现完全回收利用。
推特网友创作的漫画，sn20在完成星际飞行后成功返回（图源：@DAILY_HOPPER）
对于第一次轨道发射，即使是马斯克也表现出了十分谨慎的态度。马斯克曾宣布首次轨道飞行测试最早可能在2022年1月进行，但在各种原因的作用下，这个日期不得不一再推迟，像SpaceX的其他计划一样，成为人们习以为常的“鸽王”。
由于设计实时迭代更新，星舰原型机间的“内卷”也十分激烈，即使组合完伫立在发射台也有随时被淘汰的压力。去年3月，马斯克正式宣布设计已经“落后”的SN20+B4的组合将不再执行SpaceX星箭首次轨道发射，这也意味着这组CP正式下岗，取而代之的则是更强大的SN24+B7组合。
SN24和B7 (图源：SpaceX)
新的巨物组合较前几版具有很多设计变化，包括大幅改进的头部储箱，全新的鼻锥设计，增压、航电、热交换等辅助系统的新布局等。最重要的是，星舰的推力结构，由钢铁制作的结构经过了调整，用来支持新的猛禽V2发动机，替换了原来所有星际飞船和超重型火箭原型机所使用的猛禽V1.0和猛禽V1.5发动机。
今年1月23日，SN24+B7组合完成了首次燃料加注测试，该测试的流程与真正发射过程一致，为找出潜在问题提前解决。与此前的种种坎坷相比，SN24+B7的组合展现出了较为顺利的测试表现。
2月10日，B7进行了发射前最后一次静态点火测试，33台发动机中的31台成功点燃，创下火箭发动机同时点火次数最多的新纪录，其实际产生的推力，持平或略超土星五号等超级火箭。
发射台上的SN24和B7 (图源：SpaceX)
4月20日，SN24终于从得克萨斯州博卡奇卡海滩的星舰基地发射。按照原计划，此次任务的最终目标是让星际飞船SN24成功重返大气层并在距离夏威夷考艾岛海岸约100公里处溅落。
虽然SN24版本没有成功完成发射，但其他版本的原型机也已经在紧锣密鼓的研发进程中，或许在不久之后，我们又将见证更多、更新版本星舰的发射。
绕不过去的不确定因素
FAA环评是什么？
在星舰的发射筹备过程中，一个被反复提及的重要不确定因素，便是FAA（Federal Aviation Administration，联邦航空管理局）的环境评测，包括审查：1) 公共安全问题，例如飞越人口密集区时；2) 国家安全或外交政策问题；3) 发射运营商的保险要求；4) 潜在的环境影响。
早在SN20时期，FAA就于2021年9月18日公布了一项长达152页的针对SpaceX星舰项目的环评报告草稿，开始了为期一个月的公众意见征询。
对此，马斯克在推特上罕见地用正式语言呼吁公众的支持。
请发表你的意见，非常感谢支持
人类在月球，火星及其之外的未来取决于你
这则公开征求意见的消息发出的一个月内，收到了上千条转发和回复。大部分网友表示支持，认为没有什么能阻挡人类探索宇宙的脚步。他们呼吁FAA不要阻止人类的创新和进步：
也有反对声认为“以安全为代价的进步并不称得上是进步”。
但不少网友觉得，即使发射火箭会对环境造成损害，但只要人们能尽快探索宇宙发现更多资源，这些环境问题都是可以被修复的：
当时在历时一个月的意见采集结束后，FAA举行了两场线上公开听证会以讨论SpaceX的超重型星际飞船计划，并继续征询意见直到2021年11月1日。
2021年10月23日，马斯克在与知名航天爱好者@SPadre交流时，再次呼吁公众参与FAA的意见征询并支持SpaceX的星舰项目和博卡奇卡的星舰基地建设：
Your support makes a big difference! Please let FAA know your opinion.
（你的支持非常重要！请让FAA知道你意见。）
同时，马斯克的炫酷老妈梅耶，也发推表示已完成FAA的民意调查，展示了她对儿子伟大事业的支持：
SpaceX也没少为通过这项审查而努力，包括对液化器、发电厂、海水淡化设施、天然气预处理设施等的建设规划整改。
直到2022年6月，FAA终于发布了SpaceX博卡奇卡发射场的环评审批结果，认为“没有重大环境影响”，这意味着离星舰轨道发射更近一步。但与此同时，这项审核的条件是SpaceX要实施75项以上整改措施，包括减少海滩和公园关闭，保护发射场附近的鱼类、野生动物、植物和其他环境资源等，此后才可开展星舰轨道发射。
即使到了今年4月初，星舰能否通过FAA进行发射依旧生死未卜。在完成许可证签发的最后阶段，SpaceX面临的情况要么是在两周内获得批准，要么是再次被拒绝并让整项计划变得遥遥无期。
前期一直保持高调的马斯克，在本次发射前也异常低调，仅仅点赞了相关推文以暗示首发时间。部分原因就是发射产生的甲烷等气体，正在被公众所紧盯，超级KOL马斯克的一举一动都有可能被部分严格的环保爱好者或竞争对手放大，最终累及星舰的发射计划。
所幸的是，FAA这次终于在最后关键时刻开了绿灯。
有一半失败几率也要进行，
此次发射有多重要？
▌可重复使用的轨道火箭
即便此前无限被放鸽子，却依旧无法阻挡全球航天爱好者对于此次轨道发射的期待。
星舰被视为“太空技术的圣杯”，其目标在于发展成为一个专为前往月球、火星和其他目的地而设计的、完全可重复使用的发射和着陆系统。
早在2019年，马斯克就曾公开表示：“在几乎所有的交通运输方式中，无论是飞机、汽车、马车还是自行车，它们都是可重复使用的。如果汽车只能使用一次，那么可能很少人能开得起车。因此，航天领域必要的关键突破是推出快速可重复使用的轨道火箭，这是太空领域的圣杯。”
这是星舰系列的巨大难点也是价值所在。探索宇宙的路上，绝对不乏超级聪明的人，但是这种路径目前还无人尝试成功。一旦SpaceX实现了完全快速的可重复使用，可以将太空飞行的成本迅速大幅降低，这将是一场意义深远的革命。
星际飞船由猛禽发动机提供动力，以甲烷为燃料（图源：马斯克推特）
▌离承担阿尔忒弥斯计划更近一步
而大家对于此次飞行的另一重期待，则在于后续星舰极有可能在阿尔忒弥斯计划中实现载人着陆月球。此前NASA已经授予 SpaceX 数十亿美元的合同以开发载人登陆系统版本的 Starship。作为合同的重要组成，SpaceX 需要事先演示一次无人驾驶的月球试飞。
NASA委托SpaceX开发载人着陆系统版本的星际飞船（图源：SpaceX）
今年4月3日，NASA正式公布了参加阿耳忒弥斯2号载人绕月飞行任务的名单，除指挥官美国宇航员里德·怀斯曼外，还有NASA登月任务以来的首位女性、首位非裔宇航员，以及首位来自美国以外的宇航员。阿耳忒弥斯2号预计为期10天，依旧以测试为主，不进行月球登陆。
而在预期于2025年与2027年进行的阿尔忒弥斯3号和4号任务中，NASA计划使用星际飞船将宇航员送上月球。3号任务期间，星舰将把宇航员从 NASA 的猎户座飞船运送到月球南极并返回。在4号任务中，星舰将停靠在一个绕月空间站并运送宇航员往返月球。
▌奔赴去火星建立基地的梦想
再进一步，星舰任务的最大目标之一，就是在火星上建立一个自给自足的人类殖民地。这虽然听起来遥不可及，然而SpaceX正在一步步增加这个梦想的可实现性。出于对地球可持续性的悲观判断，马斯克一直反复强调让人类成为多行星物种的重要性。
按马斯克之前的计划，到2050年将100万人送上火星，那星舰每天需要进行大约3次飞行，每年总共需要进行1000次飞行，这势必要求SpaceX按千百级的数量规模去生产火箭，那么每个生产环节的简便性和准确性就显得非常重要。
图源：SpaceX
为了更好地实现规模化往返火星的目标，马斯克打算在太空舱前部的有效载荷区域安装大约40个客舱，每个舱内2-3人，以实现他之前承诺的每次将100人送上太空的梦想。载荷舱还将设有公共区域、存储空间、厨房和避难所，人们可以聚集在那里躲避太阳风暴向太空释放的有害带电粒子。
或许，数年之后，普通人真的都能如马斯克所言，拥有前往火星的“船票”了。
成功的变革者，必是失败的学徒
在马斯克和SpaceX的探索之路上，最不缺的就是疯狂尝试与疯狂失败，并在过程中积累经验，最终才得以迎来一个又一个的成功里程碑。
2008年，处在破产边缘的SpaceX在无数失败后终于完成了猎鹰 1 号的成功发射，并获得了“救命钱”——NASA的巨额商业补给服务的合同。即便一路尝试一路“炸烟花”，SpaceX的目标却一直很明确，即要将航天成本降到尽可能低。
也许马斯克提出的殖民火星计划，在很多人看来更是极为疯狂的妄想——通过星际飞船，从2029年开始将人类送往火星，并在2050年实现将总计100万人去火星生活，并让他们在火星建立城市，实现真正的移民，成为“火星人”。但SpaceX的实际表现还是让这项“妄想”一点点变得“可信”起来。
与此同时，近年来全球的商业航天市场也在一步步成长中，并涌现了一批独角兽公司，商业化航天新篇章正在拉开序幕。
正如百年前的宇航先驱康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基所言，“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远生活在摇篮里”。人类是时候该大步迈进，探索新的星际文明了。
参考资料
1.SpaceX官网、Twitter
2.《FAA星舰项目环评报告草稿公布并征求公众意见，伊隆-马斯克呼吁公众支持》，BY/SpaceX太空探索（ID：Mars_migration）
3.《SpaceX最早明天将星际飞船送上发射台 准备低温和静态点火测试》，BY/36氪
4.《超级重推BN4和星舰SN20再次转运到发射台附近，接下来呢？会再次组装吗？》，BY/SpaceX太空探索（ID：Mars_migration）
5.《将用于首次轨道飞行测试的星舰SN20成功进行低温与压力测试，没有炸》，BY/SpaceX太空探索（ID：Mars_migration）
6.《SpaceX星际火箭将首飞！为何要“吹爆”马斯克？因他确实与众不同》，BY/网易
7.《马斯克不是只会 “做梦”，为将100万人送上火星，他早已行动》，BY/科技听者
8.《星舰SN20完成组装,高度120米,成为世界上最高的火箭?》 BY/新浪网
9.《一文读懂马斯克星际飞船计划：通往多星球物种、太空文明的运载系统》BY/腾讯科技
10.《马斯克：中国的经济规模可能会是美国的2到3倍，那是一个不同的世界》BY/瓦砾村夫
11.《马斯克的星舰要上天了！是人类最强运载火箭，还是又一朵大烟花？》BY/果壳
12.Starship/SuperHeavy | Orbital Flight Test，BY/Austin DeSisto，everydayastronaut.com
13.Reusable Rockets: Space Travel's 'Holy Grail' Almost Here，BY/Mike Wall，space.com
14.Get ready: SpaceX Starship's first launch is for real,，BY/Elisha Sauers，mashable.com
15.Elon Musk’s Starship Update – February 2022，BY/Austin DeSisto，everydayastronaut.com
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