SpaceX星舰二次试飞爆炸何来成就？

电子工程专辑讯 11月18日，马斯克旗下的美国太空探索技术公司SpaceX进行了“星舰”火箭的第二次试飞，这次的试飞结果是重型推进器和“星舰”再次双双炸毁，但这次试飞仍是 SpaceX 的一个重要里程碑，虽败犹荣。与首次发射相比，这次试飞到达了太空，飞的更高、更远、时间更长。

星舰主要由两部分组成：一个可重复使用的助推器级，名为Super Heavy（超级重型助推器）；另一个是可重复使用的第二级，带有一个集成的有效载荷部分，名为Starship（星舰）。这两部分共同组组成了“星舰”系统，超级重型助推器的作用就是把星舰从地球表面推送至太空。这两部分都被设计成完全可重复使用，助推器返回降落在发射架旁，而第二级/太空船也将有能力返回到发射架附近。

据悉，此次二次试飞的“星舰”重型火箭总高约120米，由高约70米的第一级“超级重型助推器”和顶部的第二级“星舰”飞船组成。

在试飞过程中，超重型助推器在点亮33个猛禽发动机后，试飞顺利升空。在大约2分45秒之后，当星舰上升到70公里的时候，完成了此次关键的一步，就是热级分离，星舰6个猛禽发动机点火完成，和超重型助推器分离。

这张来自 SpaceX 跟踪摄像机的视图显示了星舰超重型第一级上所有 33 个猛禽发动机的点火情况。（图片来源：SpaceX via X）

星舰超重型第一级上所有 33 个猛禽发动机（图片来源：SpaceX via X）

在试飞过程一切按照原计划进行的时候，意外发生了。超重型助推器在墨西哥湾上空失联，后炸毁。不过星舰继续沿着轨道进行飞行，直到约11分半钟后，SpaceX宣布确认数据遗失，表明“星舰”没有按计划飞行。主持直播的SpaceX工程师因斯普鲁克（John Insprucker）随后证实为避免偏离航线，SpaceX已被迫触发其自毁系统。

对比今年4月的星舰第一次飞行，不到4分钟就以爆炸告终，此次SpaceX仍表示这是一次成功试射。因为这次发射中，发射台并没有损毁，星舰与助推火箭也成功地完成了热分离。

按计划，“星舰”到达太空后，将绕地球飞行大半圈，然后重返大气层，坠落在夏威夷考埃岛海岸附近。不过最终Starship似乎是在约148公里的高度被引爆的。这个高度略低于国际空间站绕地球飞行高度的一半。

星舰的设计可用于载运人员或货物，送到地球轨道、月球、火星等其他地方，载荷能力达到100吨或150吨左右。

星舰二次试飞爆炸何来成就？

第一次星舰发射没有对发射台进行任何的防护措施，在发射过程中发射台乱石横飞，几乎被炸毁。当时并没有配备比如火焰偏转器，水淋系统以及噪音抑制系统，

在首次星舰发射起飞过程中，已经有3个猛禽发动机没有点火，在星舰飞行大概27秒时间后跟另一个发动机的通讯失去联系，85秒之后再次失去了13个中央发动机的推力矢量控制，星舰大概在升到大约39公里的高度后开始向下坠落。由于轨迹飞行偏航，火箭激活自毁系统，星舰最终炸毁。但星舰首飞遇到的另一个问题是，在飞行轨迹偏航后激活的自毁系统并没有立即解体，而是在40秒之后星舰才最终炸毁解体。

这也成SpaceX后来的一项重要整改内容，因为一旦自毁系统激活后便该立即摧毁火箭。

不久后，SpaceX总结星舰首飞失控的原因是，由于升空过程中超重型助推器的尾部推进剂泄漏引起火灾，最终导致跟主飞行计算机的连接断开，使火箭失控。

经过第一次试飞爆炸的经验总结，二次试飞的改进措施有三点，其一是保护好发射台，发射台的基础得到了加固，并且在发射台的下方建造了钢制的水淋火焰防护器，在火箭的正下方还包含多个巨型的喷射器、水喷射器；其二是修复自毁系统，让它能及时的动作；其三是SpaceX引入了一种新的热级分离技术，即在“星舰”第一级发动机大部分关机，而两级尚未分离的状态下，直接点燃第二级发动机，利用后者的喷流，直接将火箭两级喷开，从而达到一二级分离的效果，这种技术可以有效的避免推力损失，保持稳定的持续的推力，还能使火箭的有效载荷到轨能力提高10%。

虽然星舰最终使以解体告终，但是对马斯克来说却是巨大的成功，马斯克开发火箭是按照快速迭代敏捷开发的方法，通过尝试、失败、分析、改进来不断优化火箭的制造进程，星舰的飞行之路是铺满了火箭的残骸，一步步走来。

如何评价星舰发射成败？

总而言之，星舰此次发射任务的改进对航空事业来说是具有重要意义的。但星舰的二次发射，援引《环球时报》采访国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光表示，“我个人认为，这次‘星舰’取得的进步还是很大的。可以看到在此次任务中，‘星舰’第一级火箭在多台发动机并联的动力学解耦方面做了很多工作，从起飞一直到一二级分离，第一级火箭的33台发动机都没有熄火。”

不过虽然火箭第一级的33台发动机在初始发射阶段没有熄火，但它是否完全工作正常，现在还不能下定论。因为根据“星舰”的发射计划，第一级在分离后需要进行二次点火，然后降落到预定区域。然而从直播画面中可以看到，第一级在分离后，多台发动机并没有成功实现二次点火，造成推力的不对称，导致姿态失控。“这些未能实现二次点火的发动机究竟遭遇什么故障，目前还没有说法，可能是初始发射阶段33台发动机共同工作时的动力学耦合引起的，就是说在剧烈飞行的过程中，发动机之间互相造成了影响，最终出现故障。”

“星舰”飞船最终为何失联也是一个问题，杨宇光表示，理论上第一级能做到33台发动机不熄火，第二级的问题应该不大，但后者却失联了，这就像“渡过了大江大河”却在“小河沟里翻船”，最后的故障定位值得关注。

星舰的热分离技术是否真的取得成功的说法还值得商榷，杨宇光表示，第一级在分离后因为多台发动机未能二次点火成功造成姿态失控以及第二级最后失联，这些是否和热分离的过程有关系，目前尚无定论，应该说火箭一二级之间确实实现了热分离，但是这项热分离技术最后是否取得完全成功，还有待观察。”