SpaceX星舰飞船再次历史性爆炸

　　SpaceX的星舰飞船，在刚刚过去的SN8原型机12.5千米高飞行测试中，距离即将垂直着陆的一瞬间，炸了。又炸了。
　　SpaceX全程直播如何＂炸掉＂星舰SN8 ©️SpaceX
　　星舰（Starship），是SpaceX在研发中的具有划时代意义的太空飞船，直径9米。它的最终设计目标是两级火箭，总长122米，飞船部分/火箭二级约50米。这将是人类史上最强大的运载火箭，使用SpaceX新一代液氧甲烷发动机猛禽（Raptor）。火箭总重超过5000吨，远远超过土星五号登月火箭（3000吨），近地轨道运力超过100吨，飞船载人能力超过100人。相比较而言，各航天大国现役和在研的最新一代主力载人飞船上限运输能力为7人。
　　星舰的最终形态概念图 ©️SpaceX
　　星舰的测试核心在于飞船部分/火箭二级，它不仅要拥有强大的推进能力，还要实现回收复用等，是目前一系列测试的主角。按照SpaceX的＂从失败中总结经验，快速迭代＂思路，星舰建造了一系列原型机，如Starhopper、MK1、MK2、MK4、SN1（MK3）、SN2、SN3、SN4、SN5、SN6、SN7、SN8等。考虑到星舰的测试仅仅从2019年3月份才开始，这个迭代速度相当惊人。
　　它们都有一个共同的特点：务实。由于主要出于测试目的，甚至是就注定用来炸的，这些远远不如PPT效果图的试验机简直＂丑陋不堪＂，主要的金属结构竟然就是不锈钢做的，其他部分也是能糙就糙。这也是这个商业航天公司成功的秘诀：快速技术迭代，甚至设计出来就是用来炸的。因此，SN8爆炸之后，网络上质疑声音并不多，更多的是支持和鼓励。
　　无比＂丑陋＂的第一版Starhopper ©️SpaceX
　　其实早在去年Starhopper时期，相关测试已经取得了巨大的成功，在2019年4-8月间，它从能飞起来一直突破到了能飞150米高并悬停、顺利降落。
　　而后续的这几个SN系列，则基本上是更全面的测试，包括火箭发动机、推进剂系统、控制系统、电子系统等。由于还处在预研阶段，失败也是很惨烈，例如著名的加压测试（Pressure test）就炸掉了前三个SN。
　　SN4时已经实现了重大突破，也迈入了至关重要的静态点火阶段。SpaceX火箭一大特色是静态点火，这与他们火箭发动机能复用、推力可控、带牵制释放机构等一系列技术是分不开的。SN4在最终测试爆炸之前突破了5次静态点火试验。
　　两版猛禽（水平面和真空测试）发动机 ©️SpaceX
　　自SN5原型机起，开始使用给星舰准备的猛禽发动机，它使用液氧甲烷推进剂，最大单机推力220吨，可变推力，真空中比冲高达380秒。大量使用3D打印，自重仅1.5吨，推重比过200，成本大幅低于同类竞品。猛禽指标全方位超越墨林发动机。如果说墨林成就了猎鹰9号和猎鹰重型，猛禽也将造就星舰的未来。
　　猛禽发动机使用液氧甲烷推进剂，比冲虽然依然低于液氧液氢发动机，但略高于液氧煤油（365到380左右，液氧煤油355左右）。且液氧(-182摄氏度)和甲烷(-162摄氏度)的保存温度/沸点非常接近，温差不大，甲烷的密度较大、节省推进剂储存空间，整体上容易储存，难度远低于液氧和液氢(-253摄氏度)。甲烷制备费用远低于液氢，发动机几乎没有积碳结焦问题，设计简单，维护很方便，是可回收火箭的最优选择。
　　星舰SN5原型机的＂蚱蜢一跳＂©️SpaceX
　　SN5星舰原型机实现了150米高的＂蚱蜢一跳＂，虽然才1台发动机，飞起来还歪歪扭扭的，但是对星舰项目有着重大意义。首次成功验证了猛禽发动机的推进能力、变推力和矢量控制能力，检验了结构设计、材料设计、制造工艺稳定性。后续的SN6在此基础上继续测试，全方位升级。试验期间核心的飞船姿态控制、质心和推进剂分布控制、整体结构和材料、起飞和着陆关键技术等，都基本成熟，为下一步验证进一步铺垫。SN7虽未进行实际飞行测试，但在地面进行了推进剂储箱的极限加压测试。
　　SN8的核心测试是底部的3台猛禽发动机©️SpaceX
　　SN8的目的是进行3台发动机、最高达到12.5千米的发射与回收测试，实际的技术跨越非常大。3台发动机需要在飞行过程中多次组合点火、变推力和矢量控制，降落阶段还要配合气动翼面让飞船从平飞变为垂直降落，快速制动，整体控制难度远超以往。
　　着陆最后阶段已成功实现垂直降落©️SpaceX
　　本次测试仅历时6分多钟，SN8成功完成了起飞、掉头、减速、翻跟头等一系列复杂操作，在垂直降落过程中的最后一刻，由于推进剂储箱在着陆期间压力过低，发动机推力异常，失速坠地爆炸。可以说，整体上90%取得了成功。航天是一个异常复杂困难的事情，即便有一点是不完美，结局就是彻底的＂失败＂。
　　不过马斯克在第一时间解释原因后，最后说了＂噢耶＂©️Elon Musk
　　整体测试定格到了6分42秒©️SpaceX
　　有意思的是，在直播的最后阶段，面对一片狼藉的爆炸现场，SpaceX的视频字幕上已经注释到＂SN9，正在路上＂。或许，这就是敢于直面爆炸和失败的勇气，也是发展航天的不懈动力。下一步，SN9将会再次挑战这项测试。如果未来加上更多热防护能力和结构强度设计，还能挑战更大高度的测试，甚至入轨。
　　星舰正式服役后艺术效果图©️SpaceX
　　不过，即便星舰又发生了爆炸，它的发展方向和对人类航天的意义并不会受太大影响。毕竟，它总共才迭代了2年左右，且进展迅速。如果星舰和大猎鹰火箭组合如果能在10年内成熟，就意味着能超过全世界各航天大国的顶级官方航天产品。NASA也很清楚，在即将进行的重返月球载人登月任务，给了SpaceX重要的载人登月合同。
　　如果一切顺利，星舰将会抵达月球表面，随后登陆火星，甚至迈入更远的深空。