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馬斯克,成了!

2024-06-09三農

人類從未停止腳步。

作者 | 華商韜略

「星艦準備發射!」

「火箭發動機點火只要0.1秒。」

去年4月6日開始,作為無所不在的臨時公關,馬斯克開始頻頻在推特上為自己即將舉行的創舉努力打Call。

擁有超億粉絲的他,要讓一個摩天大樓大小的「鐵皮桶」飛向宇宙的更盡頭,要讓人類可以帶著電腦冰箱和換洗襪子跟著它旅行,甚至定居火星。

這個「鐵皮桶」,就是馬斯克旗下SpaceX的星際火箭「星艦」。它皮實耐用、便宜,用完後還能自己返航。在馬斯克的設想裏,它將在某一天,變身為樸實無華的宇宙交通工具。

台北時間2024年6月6日晚,經歷三次失敗的懸念和鋪墊之後,星艦的第四次試飛終於成功實作海上軟著陸,人類離定居火星又近了一步。

【巨獸出沒】

「我個人邁出一小步,人類邁出一大步」。

2023年4月,54年前岩士唐登月的回聲,開始了它的火星版重演。

美國德克薩斯州南部博卡奇卡的星艦基地,火箭巨獸「星艦」矗立在發射塔上,等待美國聯邦航空管理局;(FAA)下達環境特許的最後一道批文。

但原計劃4月10日的首飛,先是因為批文推遲到17日,然後又因為在發射的最後準備時間,氣動閥凍住無法工作,提前開啟的全球直播被迫中止,直到4月20日美國中部時間21點35分,它才萬事俱備,只欠一聲令下。

「星艦」的主人,SpaceX創始人、CEO埃隆·馬斯克和工程師們坐在發射台的任務控制中心,監控燃料系統和各部件的狀態,做專案清單的最後檢查,透過耳機和話筒完成確認。

10、9、8……0,在倒計時的呼喊中,哥斯拉般的巨型發射架松開爪子,星艦底部燃起熊熊火焰,在巨大的白色煙霧中離開地面,飛向蒼穹。

作為SpaceX的「新一代太空運載系統」的核心承載體,「星艦」的使命是,抵達月球軌域,最終載人、載物到達火星,建設火星城市。

這是一頭真正的「巨獸」,它總長約120米,直徑約9米,由兩部份組成,第一級是長約70米的「超級重型」助推器,第二級才是「星艦」飛船。

美國太空總署局長納爾遜曾炫耀,該局的「太空發射系統」(SLS)是世界上最強大的火箭。SLS高98米,超過了紐約自由女神像,但在相當於一棟單層面積64平米的40層摩天大樓星艦面前,SLS不好意思再說自己強大了。

相比人類已發射的最大火箭土星五號,星艦高出3層樓;相比中國最大火箭長征五號,星艦是它的2倍高;如果橫放在客機巨無霸A380旁邊,星艦多出一架客機波音737的長度。

巨大的體積,帶來了巨大的重量。註滿燃料後,其總重量超過5200噸。

把這樣一個龐然巨物送上36萬公裏外的,是39台燃燒液氧甲烷的猛禽-2發動機。

「猛禽」發動機分地面型和真空型兩種,前者高3.1米,噴管出口直徑1.3米,內部可供三位工程師同時作業;而真空型的體積則是地面型的4倍多。

二級的星際飛船,安裝了3台地面型和3台真空型發動機,幹「苦活」的超重助推器則安裝有33台地面型發動機。

它們並列排布,如同一個巨大的鋼鐵蜂巢,起飛時產生高達7590噸推力。

憑借如此推力,星艦成為了有史以來最強大的運載火箭。根據SpaceX官網介紹,該型火箭除了可以把100-150噸貨物送上近地軌域,還可以執行載人登陸月球、火星等任務。

相比之下,美國太空總署2022年11月發射的SLS,只有95噸的近地軌域負載能力。

更重要的是, SLS在把有效載荷送入軌域後將墜毀於大海,無法再利用。而星際飛船卻可回收,能重復使用!

如果不考慮重復使用的消耗性發射,其最大載荷更可以達到250噸。

美國三位天文學家和物理學家因此發表文章,盛贊馬斯克的大玩具:

「太空天體物理學任務一直受到發射器能力的嚴格限制,己經長達20年都沒有發生實質性變化……如果星際飛船發射成功了,它將極大增強我們的太空能力,從質的角度改變天體物理學任務的構建方式。」

【撥動宇宙遊戲的天平】

讓馬斯克「手眼通天」的星艦,是那麽強大,又是那麽平民。

早前的一張SpaceX火箭制造現場圖片顯示,工人們正焊接著不銹鋼板,幾個鐵皮桶形狀的箭體豎立地面,場地另一側還暴露著大片泥土。

其樸實無華,甚至讓人分不清,這到底是建築工地,還是火箭發射場?

網上還曾流傳一條影片,有一個姑娘,騎著馬,若無其事地經過星艦的發射場。整個發射場,沒有園區,沒有鐵絲網,甚至連個柵欄也沒有。

馬斯克追求的, 就是這樣既強大、又平民的效果。

航天是個燒錢的遊戲,比如美國太空總署的SLS火箭,即使對於馬斯克這樣的超級富豪,也實在是太貴了。

該專案自2006年啟動以來,其開發成本已達500億美元,最初計劃在2016年的發射,也足足推遲了6年,才在2022年完成首次試飛。

SLS的每次發射成本也超過40億美元,而且每次發射都要重新建造一枚火箭,馬斯克如今2500多億美元的身價計,也只夠宇航局折騰60來下。

馬斯克盯上火星後,首先就對這個狀況不滿意。

2016年9月,他在墨西哥舉辦的宇航大會上公布了「火星登陸計劃」,預計透過飛船把人類送上火星。

幾天後,他又宣布了星際運輸系統的概念,並在2017年公布其修正版,即大獵鷹火箭,這正是「星艦」的前身。

讓馬斯克敢於撂下豪言的,是一個大膽的思路: 過去50年裏,太空產業沒有真正進步,每一枚火箭都造得像法拉利一樣又貴又好,但有時候便宜一點的本田雅閣就能搞定。

於是,樸實無華的不銹鋼替代了碳纖維,不僅耐高溫而且便宜,成本只有碳纖維的1/300。

早年的火箭都是橫著造的,馬斯克的獵鷹9號也是如此。但他在實踐中很快有了新想法:火箭發射都是直的,整個流程也是直的,我們為什麽要費力不討好地橫著造火箭。

「不要把地心重力當作敵人,去利用它!」

這讓星艦建造變成了搭積木——一層層往上搭的方式,不但更高效,而且還解決了火箭結構因為地心重力而變形的問題。

透過這種不斷顛覆的創新,馬斯克最終改變了航天業的「高精尖」和「一次性」,讓航天器可以快速升級和重復利用,成本因此大大降低,效率因此大大提升:2022年SpaceX星艦簡報會曾計劃,未來每三天生產一艘星艦。

這個計劃雖然過於樂觀,但實際結果仍然不差。最重要的猛禽-2發動機從2021年末開始不到一年便產出200台,足夠供應5枚星艦。

目前,還無法對星際飛船的成本進行準確估計,但馬斯克此前曾表示,在未來幾年時間內,它的每次發射成本可能會低於1000萬美元。

更重要的是,和SpaceX過去的獵鷹9號相比,星艦可以把太空運輸的成本降到更低。

在獵鷹9號之前,人類送一公斤貨物上太空,大概需要2萬美元左右,獵鷹9號把成本降到了2000美元。星艦則更勝一籌,如果它成功, 最終的理想情況可能是每公斤100美元!

哈佛商學院太空經濟教員布倫丹·羅梭因此評論道:

「它可能會從根本上改變太空經濟,以及我們可以在太空中放置多少東西,以及為什麽要這麽放置。」

這樣的效率,會讓火箭基地變身為一個工廠流水線,讓佛羅裏達和德克薩斯的兩大發射基地,成為通往太空的民用機場,人們甚至可以來場說走就走的太空旅行,或辦一張火星移民簽證,幸運拿到綠卡,然後在火星城市找份工作……

這樣的結果,也正是馬斯克努力的目標:火箭應該像飛機旅遊一樣頻繁,成為每個人生活中的一部份。

目前,星艦系統擁有多個版本的設計方案,包括測試版、登月版、環月旅行版、貨運版等。在登月版方案中,包含了一個1000立方米的超級客艙:按SpaceX前高管Lewis Hong的比喻,大到能把整個埃菲爾鐵塔全部拆開,然後整個運上太空。

睡眠艙、餐廳、健身房、會議室和儲藏室一應俱全,只能容納幾個人的狹窄太空艙已經成為歷史。

這意味著,真正的載人商業航天時代,可能由馬斯克開啟。

2021年,維珍銀河創始人布蘭森乘坐團結號飛到86公裏高空,將亞太空旅行的票價賣到了45萬美元;

藍色起源CEO傑夫·貝索斯乘坐「新謝潑德號」火箭越過卡門線到達106公裏太空,同行座位賣到了2800萬美元(折合人民幣1.8億元);

馬斯克也將一名前太空人和3名普通「太空旅客」送到575公裏的宇宙深處,繞地球飛行了3天,並分別收取了三位富豪5500萬美元(約合人民幣3.5億元)。

一旦星艦真正投入使用,過去的亞太空旅行將升級為豪華版的宇宙深空旅行,SpaceX將會把所有官方與民間的同道甩在身後。

在過去的22年裏,SpaceX公司從獵鷹1號火箭發射屢試屢敗的初創公司,到獵鷹9號時,已是全球發射火箭頻次最高的航天大鱷,火箭發射入軌重量占到全球半數。

▲獵鷹9號芯一級成功返回

2022年,獵鷹9號火箭發射了61次,星艦如能在未來10年達到同等發射量,那麽每年單星艦的入軌重量就能達到6100噸,是2022年全球航空入軌總重量的六倍。

屆時,SpaceX在世界航天業的地位將從「首屈一指」變為「唯我獨尊」,而馬斯克將擁有制定航天遊戲規則的權力,將越來越多的商業航天公司擋在門外。

SpaceX的另一重要業務「星鏈」,則已經證實了這種可能。自2018年馬斯克用獵鷹火箭將通訊衛星陸續送入近地軌域,並逐漸形成了一張覆蓋地球的通訊網——「星鏈」專案。截至2024年4月2日,其星鏈衛星已發射6122顆,占全球繞地球執行的衛星的60%。

未來,星艦指數級增長的運力將加快星鏈的鋪設,星鏈的收入也將反哺星艦開發宇宙深空,並為火星城提供通訊基礎設施。

這樣的能力,讓美國官方也坐不住了。早在2021年4月17日,美國太空總署便宣布,SpaceX成為美國「阿爾忒彌斯」登月計劃「載人登陸系統」(即載人登月艙)的唯一承包商。

成為唯一的最重要甚至唯一原因,也正是它無以倫比的經濟性。

【全世界為他讓路】

美東時間2023年4月20日,星艦的首次發射以失敗告終。

雖然在此之前的一年裏,它已經多次點火測試,努力確保這次飛行萬無一失,全球宇航愛好者也都睜大著眼睛等待著它的成功,但它還是失敗了。

而這樣的失敗,對馬斯克和SpaceX,已是家常便飯了。

2006年,星艦的前前前身獵鷹1號第一次發射失敗,之後又接連失敗兩次。那是馬斯克的至暗時刻,4年的發射已將他的1億多美金耗盡,如果第四次還不成功,他將一無所有。

幸運的是,2008年的第四次發射成功了,馬斯克在絕望中等來了NASA(美國太空總署)的合約訂單,也讓他痛哭流涕。

無數次發射、失敗、再發射後,獵鷹前進演化到9號,SpaceX開始嘗試對火箭進行回收,然後又是一連串的失敗:

2018年實驗14次,失敗2次;

2019年實驗16次,失敗1次;

2020年實驗25次,失敗2次;

2021年實驗31次,失敗1次。

然後,2022年,獵鷹9號試驗回收60次,失敗0次——從此成為了一枚可回收的商業火箭。

再然後,馬斯克又嫌獵鷹9號小了,要更巨型的火箭,於是有星艦,也有了重新開始的一連串失敗。

2020年2月,飛船原型SN1在液氮壓力測試中爆炸;12月,前進演化到SN8的飛船挑戰12.5千米高空試飛時燃料罐爆炸;

▲星艦SN8落地時爆炸

2021年3月,前進演化到SN10的飛船高空試飛第三次爆炸;星際飛船從SN1號原型機一路炸到SN11號機。

▲星艦SN10「神龍擺尾」成功落地,幾分鐘後原地爆炸
▲星艦SN11當空解體

但這次次爆炸後,卻很難觀察到馬斯克是否沮喪。他甚至還在一次爆炸後立即釋出推文:

「我們已經拿到所有所需數據,恭喜SpaceX團隊!」

2021年,當SN20飛船和Booster4火箭合體時,馬斯克興奮地開啟星艦整體試飛計劃,卻等不來FAA的環境批文——他們擔心發射會給德克薩斯州博卡奇卡發射基地周邊環境帶來影響,於是,馬斯克在佛羅裏達州堅尼地航天中心開始建設第二生產和發射基地。

2022年,首飛火箭再次叠代為「SN24+Booster7」,成為了今天的最新一代星艦。

然後是2023年4月20日9點27分,在完成燃料系統和各部件狀態的監控、專案清單的最後檢查後,星艦進入了5分鐘的發射倒計時,發射場內,響起了所有員工的鼓掌歡呼。

9時33分許,倒計時進入了最後40秒,人群繼續爆發出持續的歡呼和掌聲,隨著厚重的煙霧與火焰,星艦拔地而起,發射成功。

發射後,火箭看起來一切正常,它的最高時速一度達到2000公裏。

但在發射後3分48秒左右,異常出現了,應當分離的超重助推器,未能分離成功。於是,在38000米的高空,火箭開始旋轉下墜並最終爆炸。

20分鐘後,馬斯克緩過來了,他用大家熟悉的調調發了條推文:「祝賀SpaceX團隊完成激動人心的星艦首飛測試,為幾個月後的再次發射學到了很多。」他的推特首頁公告,也隨之改為了: 「nothing」。

然後又是一次次的再試,再失敗:

2023年11月,星艦第二次試射,火箭第一、二級成功分離,但飛船在到達目標高度前爆炸。

2024年3月,星艦第三次試射,發生火箭第一級「超級重型」助推器意外解體和「星艦」飛船失聯事故。

終於,三個月後,2024年6月6日晚,星艦第4次飛行測試,其超重型助推器軟著陸成功。馬斯克發帖:

「SpaceX團隊取得了史詩般的成就!!」

【參考資料】

【矽谷鋼鐵俠:埃隆·馬斯克的冒險人生】艾殊利·萬斯

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