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马斯克最强火箭即将上天！研究4年，多次爆炸，要将人类送上火星

娱情娱己发布于 7月前

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       ff
       极果编辑部
       马斯克的终极星际大杀器“星舰”，即将迎来首飞！

       这个“疯子”在2017年提出星舰计划，这是一项推动人类前往火星和月球，以及在地球轨道上实现太空旅行的疯狂计划。
       既是上天，就涉及到“交通工具”，SpaceX星舰由此诞生。在历经整整4年的各种测试、点火、试飞后，星舰终于到了第一次完全组合体发射。
       然而，原定的4月10日发射时间最后被“鸽”，在网友不断催促下，马斯克终于模糊表态，说会在4月份的第三个周末(15-16日)首飞。由于有前车之鉴，很多人这次也没有把马斯克的话当真。

       但继马斯克后，SpaceX官方也发推声明：星舰已在星舰基地完全堆叠，测试团队正致力于下周湿彩排，约一周后将进行星舰首次综合性试飞，正等待监管部门的批准。

       此前专业航天媒体NSF的Alex也爆料称，SpaceX将在本周六完成发射准备审查后，直接进入发射环节。这些消息综合起来，都透露出一个讯息：星舰已经做好准备，就差FAA发射许可证。而据消息人士透露，这两天应该就会下发该许可。

       按照时间来推断，最早和最有可能的就是下周一（4月17日）。
       而实施星舰首飞任务的博卡奇卡封路通知也已发布，封路首选日期为4月17日，备选日期为18日和19日。这次星舰将进行轨道级飞行测试(OFT)，目标是低地轨道(LEO)，尝试绕地球飞行一圈，最后在夏威夷附近的太平洋上海上着陆。

       如果成功的话，那意味着人类离月球生活就又进了一小步。这也让人愈发好奇，这个“交通工具”究竟可不可靠。

       简单来讲，星舰是由上级“星际飞船”和下级“超级重型助推器”组成的两级火箭，其结构类似于普通的火箭，但尺寸要大得多。完全堆叠时，高度达120米(大约40层楼)，堪称史上最高火箭。

       其中星际飞船是执行各种太空任务的载具，它配备3台海平面版猛禽发动机和3台真空版猛禽发动机。而助推器是用来将星际飞船送入轨道，它底部多达33台第二代海平面版猛禽发动机，能提供超7200吨的推力。

       在助推器助力下，星际飞船能够搭载100多吨的货物或者100多名乘客送往地球轨道、月球、火星甚至更远的深空。
       这段长旅途也对燃料提出了要求，最后一种新型的液态甲烷成为最佳推进剂。与传统的液氧煤油或液氧氢相比，液态甲烷更加的环保、高效和便捷。

       除了燃料，星舰的降落方式也很新颖，它未采用传统伞降回收方式，而是直接垂直降落，这样就不用额外增加其它重量，同时定点着陆也能减少对地形的要求。想法是好的，但实施起来困难不少，比如精准控制轨迹和减速等。

       先说轨迹控制，它是
       装备了四个可移动的翼面结构，这些翼面结构能根据飞行状态自动调节角度，以保持飞船的稳定性和可操纵性。
       至于减速，最终星舰下落时采用一种“肚皮朝下”的姿态，在高速下降时将自身的底部朝向飞行方向，充分利用空气阻力“反推”减速。

       而得益于材料的可靠性和降落方式等各种因素，理想状态下，星舰将是一种完全可重复使用的运输系统。在马斯克的设想中，星舰一天可以发射3次，向火星运送百万吨物资。

       要想实现这一愿想，摆在眼前的第一步就是星舰要能发射上去。而过去几年，星舰测试计划可谓命途多舛，先是Mk1、SN1和SN3三台原型机均未通过低温验证测试。
       SN2倒是通过了低温测试，但该原型机不符合飞行条件。经过不断改进后，SN4走到了点火这一步，并顺利完成了4次静态点火测试，可惜第5次静态点火后它炸了...还没上天呢，就壮烈牺牲。没办法，只有靠SN5来挽尊。

       好在SN5多次静态点火无误后，终于能执行首次单引擎低空飞，最后它不负众望，点火后缓缓升空飞到150米高度。在空中飞行大约一分钟后，SN5缓缓降落在附近地面上。
       SN5升空▲
       虽然这只能算一次“短途”尝试之旅，但也代表着星舰原型机第一次成功升空。试验成功后，马斯克在Twitter上表达了自己的喜悦之情，看来我们离殖民火星又近了一步。

       同年年底，星舰SN8在得克萨斯州进行了首次高空试飞。试飞中，SN8成功达到约12.5公里高度(12500米），这次飞的更高了，但意外来了：落地瞬间发生了爆炸。
       SN8落地瞬间爆炸▲
       之后的星舰SN9、星舰SN10、星舰SN11在试飞着陆时都是历经坎坷，“炸了又炸”，到星舰SN15试飞时终于平稳落地。至此，星舰原型机在不断坎坷中艰难完成了亚轨道试飞。之后也多次完成了亚轨飞行测试，并成功摸索出可控飞行方法。
       SN15完美着陆▲
       星舰团队还多次测试了越来越复杂的静态点火，实现31台猛禽发动机的全程点火测试——这是航天史上同时点火最多的火箭发动机。根据早期计划
       ，星舰今年完成首次轨道试飞，来验证整体性能和可靠性，为后续太空任务打下基础。

       前面说了，星舰并非是“一次性用品”，它能重复利用，将源源不断的人和货物带网火星并建立基地。而这也将付出巨大的发射成本。对此马斯克曾表示过，单次发射成本仅约200万美元，这几乎是目前猎鹰9号发射成本的1/10不到。
       对应其100吨的低轨道运载能力，可以将每公斤有效载荷发射入轨成本降低到惊人的10美元。

       按现有计划，星舰还能在太空完成中途添加燃料的工作。这使得星舰可以少装燃料多装人/货。燃料不够时在太空与能源星舰对接补充燃料。可以说全方位节约成本了。
       这也让很多人在期待星舰首飞，但马斯克曾说过，首次发射基本上属于是抛硬币的玩法，成功概率约为50％。怎么说呢，没有人会想故意失败，一旦决定发射星舰，最终成不成功不知道，但一定已经尽力了。

       但前期没法保证百分百成功，怕大众期望值太高，所以只预估一半的机率。就像重型猎鹰发射前，马斯克也说了同样的话，什么50%啦，不炸在发射台上就是成功啦。基本上这就是属于一种流程式的预防性挽尊，降低期望用的。
       马斯克曾表示，他希望在本世纪内建造至少1000艘星舰，祝他早日实现吧。当然，这眼前的就是星舰首飞顺利。