SpaceX 星艦飛船原型，在經(jīng)歷過 4 次高空試飛爆炸后，終于成功了!
北京時(shí)間 2021 年 5 月 6 日早上 6:24 左右，美國(guó)得克薩斯州博卡奇卡(Boca Chica)測(cè)試基地，SpaceX 的第五艘完整配備頭錐、襟翼的飛船原型機(jī) SN15 正式開啟 10 KM 高空試飛。
上升至一段高度，三臺(tái)猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)逐一關(guān)閉。
接著進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整腹部沖下，在「主動(dòng)空氣動(dòng)力學(xué)」控制下，通過四個(gè)襟翼的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)向地面飄下，此時(shí)測(cè)試已持續(xù)了近 5 分鐘。
5 分 45 秒左右，發(fā)動(dòng)機(jī)再次點(diǎn)燃，SN15 調(diào)整至垂直狀態(tài)，完成了關(guān)鍵姿態(tài)測(cè)試，“神龍擺尾”再現(xiàn)。鑒于前幾次的經(jīng)驗(yàn)，接下來穩(wěn)著陸將是本次測(cè)試成功的關(guān)鍵。
6 分鐘左右，SN15 終于不負(fù)眾望，落在約 360 米的著陸臺(tái)上。
Elon Musk 通過推特官宣 SN15 著陸成功，至此，SpaceX 星艦項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了階段性突破。
「四飛四炸」后，星艦大改造
大約一個(gè)月前，Elon Musk 在推特中提及了 SN15。
北京時(shí)間 2021 年 3 月 30 日 21 時(shí)左右，SN11 在濃霧中迎來了測(cè)試，但很不幸，SN11 最終不僅爆炸了，還炸得神不知鬼不覺。
測(cè)試結(jié)束后沒多久，Elon Musk 就放話：
SN15 將在幾天內(nèi)運(yùn)到測(cè)試臺(tái)。它在結(jié)構(gòu)、航空電子/軟件和引擎等方面的設(shè)計(jì)上有數(shù)百處改進(jìn)。希望這些改進(jìn)能解決問題，要是解決不了，那就多花幾天時(shí)間再改裝。
按 Elon Musk 的說法，SpaceX 要對(duì)星艦做出一番大改造。
其實(shí)這并不難理解，星艦原型機(jī)試飛「四飛四炸」，項(xiàng)目進(jìn)展不順，團(tuán)隊(duì)面對(duì)各方言論自然壓力不小，或許按著以往的思路逐步改進(jìn)，已經(jīng)不能解決問題了。
為何會(huì)「四飛四炸」，大致原因如下：
SN8 未成功著陸：飛船頭部的燃料罐壓力較低導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)推力不夠，而著陸速度較快。
SN9 未成功著陸：三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)中僅一臺(tái)點(diǎn)火工作，導(dǎo)致推力不夠。
SN10 著陸 8 分鐘后突然跳起原地爆炸：原因依然在于發(fā)動(dòng)機(jī)推力不夠，同時(shí)六個(gè)著陸腿中三個(gè)都沒有完全伸展開，即便順利著陸，但 SN10 又在地面反彈了一下，導(dǎo)致內(nèi)部管路損壞燃料泄漏，因此著火爆炸。
SN11 未成功著陸：據(jù)推測(cè)，甲烷泄漏造成起火、電子設(shè)備損壞，導(dǎo)致整個(gè) SN11 爆炸。
那么，既然已經(jīng)失敗了四回，也決定直接放棄 SN12、SN13、 SN14 的安裝、測(cè)試工作，SpaceX 對(duì) SN15 做出了哪些改進(jìn)?
不久前，油管 What about it!? 頻道主要從外觀入手，對(duì) SN10 和 SN15 進(jìn)行了一番簡(jiǎn)要比對(duì)。
一是頭錐部分：
排氣孔位置改動(dòng);
吊裝部分延長(zhǎng)(可以節(jié)省裝卸時(shí)間);
前襟翼空氣動(dòng)力結(jié)構(gòu)有變化，和艦體結(jié)合更流暢。
連炸四次 終于成了!星艦飛船SN15有啥不一樣?
二是整體看上去更為成熟的艦體部分：
表面增加了不少孔洞(作用尚不清楚);
增加了星鏈測(cè)試天線;
多了不少 V 形焊接標(biāo)記，且很多焊接標(biāo)記的位置發(fā)生了變化(據(jù)推測(cè)包括發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的多個(gè)結(jié)構(gòu)有變動(dòng));
管路有大變動(dòng)(據(jù)推測(cè)其中一條管路專門用于解決頭部燃料罐壓力問題);
傳感器位置有變動(dòng);
襟翼在外部看來有很大的變化，下方出現(xiàn)了一根連接鉸鏈;
原本的銀色隔熱材料被換成了電纜，且位置更加靠左。
綜合上述觀察，What about it!? 頻道認(rèn)為，SN15 的高空試飛將是史詩(shī)級(jí)的任務(wù)。
星艦獲官方認(rèn)可，SN15 意義不凡
SN15 的特別之處不僅在于硬件方面的數(shù)百處改進(jìn)，它同時(shí)也是在面對(duì)激烈的外部競(jìng)爭(zhēng)時(shí) SpaceX 證明能力的最佳方式。
當(dāng)?shù)貢r(shí)間 2021 年 4 月 17 日，NASA 官宣：SpaceX 贏得了價(jià)值 28.9 億美元的合同，將負(fù)責(zé)阿爾忒彌斯登月計(jì)劃，2024 年重返月球。
NASA 表示：我們選擇在火箭、衛(wèi)星領(lǐng)域有著強(qiáng)大技術(shù)實(shí)力的 SpaceX 提供技術(shù)和設(shè)備支持。
值得關(guān)注的是，為實(shí)現(xiàn)載人登月，SpaceX 想到的一種運(yùn)載工具正是還在開發(fā)中的星艦。
在 NASA 看來，星艦由 304L 合金制成，高 50 米、直徑 9 米、重達(dá)上百噸、推力多達(dá) 600 多噸，堪稱「飛行怪獸」。
一方面，星艦?zāi)転橛詈絾T提供寬敞的環(huán)境;另一方面，其運(yùn)載能力強(qiáng)大，能帶大量實(shí)驗(yàn)器材上月球，也能帶回更多樣本。
因此，SN15 是這一重大決定宣布之后首個(gè)進(jìn)行高空試飛的飛船原型，其試飛的重要性可見一斑。
實(shí)際上，這一決定也意味著 SpaceX 擊敗了 Blue Origin(藍(lán)色起源)和美國(guó)國(guó)家安全技術(shù)公司 Leidos 旗下的軍事&太空承包商 Dynetics 兩個(gè)對(duì)手。
基于此，Blue Origin 和 Dynetics 均向美國(guó)政府問責(zé)局(GAO)提出強(qiáng)烈抗議，兩家提交的抗議文件一個(gè)長(zhǎng)達(dá) 50 頁(yè)，一個(gè)長(zhǎng)達(dá) 61 頁(yè)。
目前 NASA 發(fā)言人 Monica Witt 表示，GAO 在對(duì)抗議作出裁決之前，先暫停執(zhí)行與 SpaceX 的合同。
不過，SN15 不負(fù)眾望，打破了星艦原型屢屢失敗的局面，也算是爭(zhēng)了口氣。
從以往的表現(xiàn)來看，雖然星艦項(xiàng)目還在一步步突破中，但 SpaceX 對(duì)于 Blue Origin 和 Dynetics 來說仍是一個(gè)難以打敗的對(duì)手。
上文提到，SN15 艦體部分增加了星鏈測(cè)試天線。也就是說，SpaceX 希望將星艦與星鏈兩大業(yè)務(wù)做結(jié)合，未來星艦或許將實(shí)現(xiàn)用星鏈傳圖像和數(shù)據(jù)，而這一想法也已獲得了官方認(rèn)可——當(dāng)?shù)貢r(shí)間 2021 年 4 月 28 日，F(xiàn)CC 批準(zhǔn)了 SpaceX 在星艦上使用星鏈終端的申請(qǐng)，有效期為 4 月 28 日-6 月 28 日。
據(jù)推特網(wǎng)友 BocaCharts 的統(tǒng)計(jì)，星艦飛船原型迭代周期已從最初的 40 余天縮短至目前的 20 余天，這證明了 SpaceX 團(tuán)隊(duì)的高效率。
正如 Elon Musk 所言：
這是創(chuàng)造快速、完全可重復(fù)使用軌道火箭的唯一方法，是「生命多星球化」所需的基本技術(shù)革命(Only way to create rapidly & fully reusable orbital rockets, the fundamental technology revolution needed to make life multiplanetary)。
