SpaceX最强星舰升空 展开史无前例壮举之旅
美国太空探索技术公司(SpaceX)于美国东部时间周五(11月13日)傍晚,从其位于德克萨斯州美墨边境附近的星舰基地(Starbase)成功发射有史以来体积最大、推力最强的运载火箭“星舰”(Starship),正式展开迄今最具雄心的第15次试飞。
在获得美国联邦航空管理局(FAA)的最终批准并顺利升空后,这次长达22小时的任务计划完成火箭史上从未完成过的壮举:其一是挑战全箭双重回收,其二是首次利用名为“机械哥斯拉”(Mechazilla)的发射塔及其一对绰号“筷子”(chopstick)的机械臂,同时对第一级助推器和兼作飞船的第二级火箭实施空中夹取。
不过,上部的“星舰”飞船随后状态强劲,顺利获得任务控制中心批准点火,成功将自己送入轨道,并在最高时速达到约28,163公里的同时,开始像高科技糖果机一样通过狭窄缝隙释放26颗新一代“星链V3”(Starlink V3)卫星。
挑战“圣杯”:从助推器到轨道飞船的完整回收
如果此次任务一切顺利,这将是人类航天史上首次将入轨火箭的每一个部件悉数回收,以供循环再利用。SpaceX此前已成功完成过三次“超重型”(Super Heavy)第一级助推器的发射塔捕获回收,而本次试飞不仅将首次尝试捕获高达72米(236英尺)的升级量产版助推器,更把目光锁定在长达52米(171英尺)的上部“星舰”飞船上。两者组合后总高度达124米(407英尺)。
“在航天界,要么是火箭,要么是飞船。我们正试图制造一种既是火箭、又能像飞船一样运作的飞行器。”SpaceX首席火星着陆高级工程师拉尔斯‧布莱克莫尔(Lars Blackmore)指出,传统航天发射中,负责把太空舱推进轨道的“第二级火箭”与载人飞船是分开的——飞船最后靠降落伞落海回收,但造价高昂的第二级火箭每次都会在重返大气层时烧毁或坠海,历史上从未有任何火箭拥有过可重复使用的第二级。而“星舰”飞船则将两者合二为一,它既是能装载卫星和宇航员的太空飞船,本身也是火箭的第二级。
过去就曾以重复使用“猎鹰”(Falcon)系列火箭第一级而闻名的SpaceX,每次飞行也必须丢弃第二级。因此,此次若能将第二级飞船也完整回收,便意味着实现了火箭“完全可重复使用”的技术“圣杯”。
SpaceX发射业务副总裁基科‧东切夫(Kiko Dontchev)表示,规模化的基础设施加上火箭的完全复用,正是“实现发射次数从零到10、到100、到1,000、到10,000,乃至100,000次的飞跃”的关键。SpaceX首席执行官埃隆‧马斯克(Elon Musk)认为,这种高频且稳定的发射节奏,将为建造月球基地以及将人类送上火星铺平道路。
然而,回收飞船的难度远超助推器。“超重型”助推器返回着陆前的速度仅约每小时6,000公里;而“星舰”飞船在完成轨道任务后,将以超过20倍音速、高达每小时28,163公里的轨道速度呼啸返航,从太空真空切入地球厚重的大气层,并承受极端高温与空气动力压力,最终精准降落在“机械哥斯拉”发射塔的“筷子”机械臂内,实现受控垂直着陆。

22小时轨道任务时间表与硬件升级
此次试飞将使用最新一代原型机“星舰V3”(Starship V3)。此前“星舰”曾面临一连串发动机提前关闭或未能重新点火的问题,前14次试飞的飞船部分最终均落入海洋或化为残骸。美国国家航空航天局(NASA)“阿耳忒弥斯”(Artemis)项目经理杰里米‧帕森斯(Jeremy Parsons)此前透露,SpaceX已针对第15次试飞准备了永久性的硬件改进以及升级版“猛禽”(Raptor)发动机。
根据飞行计划,这次长达22小时的试飞关键节点如下:
升空与助推器回收(T-0至T+6分35秒):火箭点火升空约2分20秒后,“超重型”助推器与上部飞船分离;升空6分35秒后,助推器将重新点燃13台发动机,率先返回南德克萨斯州的“机械哥斯拉”发射塔,由“筷子”机械臂夹住回收。
入轨与卫星部署(T+26分10秒至T+1小时15分):飞船点火进入约275公里高的轨道,并开始部署26颗最先进的“星链”(Starlink)互联网卫星,整个部署过程约耗时40分钟。
绕地飞行与健康检查(T+1小时27分至T+20小时41分):飞船将绕地球飞行15圈,期间SpaceX将进行三次系统健康检查。若出现异常,公司保留让飞船在夏威夷或智利海岸附近提前离轨溅落的选项。
历史性飞船捕获(T+21小时35分至T+22小时32分):若一切正常,飞船将于周六执行离轨点火,经历极端高温再入大气层后,在发射后约22小时32分点火减速并转为垂直姿态,精准降落在“机械哥斯拉”发射塔的机械臂内。为确保安全,监管机构已将墨西哥湾至古巴以南的广大海域划为上升阶段禁航区,并将在周六飞船返航前清空发射场周边区域。
登月竞赛
此次试飞的成败也牵动着美国重返月球的时间表。NASA已向SpaceX支付数十亿美元,计划利用“星舰”执行载人登月任务,而杰夫‧贝索斯(Jeff Bezos)旗下的蓝色起源(Blue Origin)则是另一大竞争对手。
按照计划,宇航员将在明年夏天的“阿耳忒弥斯3号”(Artemis III)任务中,在绕地轨道演练太空舱分别与蓝色起源的“蓝月”(Blue Moon)着陆器和“星舰”对接,为最早于2028年实施的“阿耳忒弥斯4号”(Artemis IV)载人登月奠定基础。NASA预计将在登月任务前一年最终决定选用马斯克还是贝索斯的着陆器。(本文参考了CNN和美联社报道)
