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成功了!星艦第四次試飛 平穩落入海面 掌聲雷動

北京時間6月6日晚8:50,SpaceX星艦組合體(B11+S29)在德克薩斯州的星港(Starbase)發射場點火升空。這是星艦的第四次軌道測試。
星艦和超重型推進器熱分離後,超重型推進器會將其頂部的熱分離環拋棄掉,以減輕超重型推進器的質量,降低它着陸的難度。並且星艦飛船不受控制滾動是因為不能原本控制滾動的推進器發生了堵塞,所以SpaceX同時還在星艦飛船上添加了額外控制滾動的推進器,以控制星艦的姿態,讓隔熱瓦能抵禦再入大氣層時的高溫。

現在看來,他們的嘗試是成功的。而對本次試飛暴露出的問題,SpaceX又會做出那些改進,讓我們繼續期待星艦的下一次試飛,期待能儘快看到星艦飛船令人驚嘆的着陸。

2021年3月3日星艦原型機SN10着陸過程實拍畫面。SN10着陸,但在降落8分鐘後爆炸。圖片來源:SpaceX

指數下降的成本

在SpaceX的官網上,他們自豪地稱星艦是「史上最強」的火箭。他們確實有這樣驕傲的資本。星艦總高超過120米,相當於42層左右的居民樓。起飛總重量在5000噸左右,其中下面級超重型推進器乾重(不加注燃料的質量)為200噸,可以加注3400噸的燃料,上面級星艦乾重100噸,可以加注1200噸的燃料。作為對比,NASA「自家」最強的火箭「土星」五號起飛重量是3039.5噸,可重複使用的穿梭機起飛重量(包括燃料罐和助推器)約為2000噸,SpaceX之前最強的火箭「獵鷹重型」起飛重量為1428噸,長征五號起飛重量大約是870噸。

如果星艦最終研發成功,那麼它可以一次性把150噸的貨物送到近地軌道,或者把100噸的貨物送到月球火星。當然,如果貨主運費足夠充足,星艦也可以不回收,最多將250噸的貨物送到太空。2018年,SpaceX在第一次測試獵鷹重型火箭時,將馬斯克自己的特斯拉跑車送往火星轉移軌道。星艦成功後,如果馬斯克樂意,星艦能一次性往火星送50輛跑車,並且這之後星艦還能返回地球,繼續送貨賺錢

2018年,SpaceX在測試獵鷹重型火箭時,把馬斯克本人的特斯拉跑車發射到火星轉移軌道上了。圖片來源:SpaceX

藍色為地球軌道,紅色為火星軌道,粉色為特斯拉跑車的軌道,2018年的獵鷹重型火箭測試只是證明它有能力向火星送貨,那輛跑車並不會降落火星,也不會進入環火星軌道。圖片來源:wikipedia

從更實際的角度考量,獵鷹9號運載火箭現在可以一次性將60顆星鏈(Starlink)衛星送入近地軌道,星艦則可以一次性送680顆星鏈衛星。當然,星艦研發成功後,SpaceX會將星鏈衛星的重量提升一個數量級,升級成更強大、更可靠的「星鏈」2.0衛星。這樣其實每次發射的星鏈衛星數量不會有太大改變,甚至會有所減少,但整體性能會更強。

獵鷹9號單次發射成本在6700萬美元(2022年數據)左右,星艦目前每次發射成本約為1億美元,馬斯克估計在未來幾年內單次發射成本會降低到1000萬美元左右。 2023年11月2日,馬斯克就在X上宣佈星鏈現金流收支平衡,星鏈網絡已經是目前發展最快的衛星網絡了,星艦成功後,星鏈網絡的進展可能再次超出我們的預期

能力更強,成本更低,星艦有望將地球軌道的運貨成本降低到100美元/千克的量級。這是什麼概念?從北京飛往紐約的頭等艙航班大約為10萬元人民幣,按照乘客加行李總共100千克計算,頭等艙售價大約是138美元/千克。按重量計算,星艦的運輸成本甚至可能比跨國航班頭等艙的售價還便宜,並且速度快得多

從1960年到2030年,向地球軌道運送每千克貨物的運費(美元/千克),注意縱軸為對數坐標。從左到右單獨標註的藍點分別為土星五號(Saturn V)、穿梭機(Shuttle)、德爾塔-4重型運載火箭(Delta IV Heavy)、獵鷹9號(Falcon 9)、獵鷹重型(Falcon Heavy)和星艦預估數據(Starship est.)圖片來源:CSIS Aerospace Security Project, PayloadResearch estimates | 2024

當大氣層外的航天,在價格上能與大氣層內的航空相比肩時,這會帶來什麼改變?星鏈網絡肯定會得到大大增強,除此之外,更多科學家也有望將他們的實驗室搬上太空,太空工廠或許也能提上日程。星艦甚至還能成為一種新的遠距離交通工具,執行洲際航班。

圖片來源:《環球科學》2023年12月刊封面文章《太空製造:合成完美材料?》

當然,在馬斯克的願望中,這種遠距離不應該局限在地球上,而是從地球到火星之間。從地球到火星,這當然是一段漫長的旅程,並且還有很多問題亟待解決,比如星際輻射對人體的傷害,長期微重力導致的骨質疏鬆當然還有最重要的問題——沒錢。此前從地球到火星的運輸成本太過高昂,讓大部分火星探索任務都望而卻步,為了安全和成本,火星探索任務往往只會派出探測器。當然,探測器就已經足夠滿足大部分科學家的需求了,是否有必要將人類派往火星也是一件值得商榷的事情。但是,如果星艦真的能以指數的方式降低發射成本,不斷降低的預算總會挑撥着探索者的心弦——

萬一,真能成呢?

延伸閱讀: SpaceX「星艦」火箭4度試射 確認按計劃在印度洋濺落

來源: 世界新聞網

SpaceX公司的巨型「星艦」火箭6日從德州南部發射,進行第四次測試任務,度過了重返越過地球大氣層,並按計劃成功在印度洋濺落。(擷自YouTube@Scientia Plus)

路透報道,SpaceX公司的巨型「星艦」(Starship)火箭6日從德州南部發射,進行第四次測試任務,度過了重返越過地球大氣層,並按計劃成功在印度洋濺落。

SpaceX在社交媒體「X」宣佈,「濺落確認!恭喜整個SpaceX團隊完成令人興奮的『星艦』 第四次飛行測試!」。

「星艦」前次飛行測是在3月,雖然火箭完成分離,卻在重返大氣層時解體。路透指出,「星艦」第四次飛行測試是馬斯克麾下SpaceX公司火箭開發活動的最新試驗任務。

根據此前新聞,SpaceX網站描述此次任務的重點是從「進入軌道飛行,增加到火箭成功返回,取得重複使用的能力。超重型火箭將在墨西哥灣進行着陸燃燒、軟濺落,星艦則是可控的返回地球」。

責任編輯: 方尋  來源:環球科學 世界新聞網 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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