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“星舟”第二次发射失败,给美国载人登月“添堵”?

2023-11-20 06:55:24   来源:上观新闻

 

据新华社报道,美国太空探索技术公司(SpaceX)新一代重型运载火箭“星舟”以及飞船集成系统18日实施第二次试验发射。火箭升空后一二级成功分离,但随后助推器和飞船先后发生爆炸。

分析认为,相比4月的首次发射,此次发射“走得更远”,但“计划外的快速解体”暴露新问题。新的失败还可能给美国2025年载人登月计划带来更大压力。

升空几分钟后爆炸

美国中部时间18日7时许(北京时间21时许),“星舟”从位于美国得克萨斯州博卡奇卡的“星舟”基地升空。

SpaceX网络直播画面显示,升空后不到3分钟,火箭一二级成功分离。尽管超重型第一级助推器完成分离,但不久就在墨西哥湾爆炸。

与此同时,飞船集成系统继续沿轨道飞行,但几分钟后,任务控制中心突然与飞船失去联系。最终在到达超过148公里的高度后,飞船被迫启动自毁系统。

整场试射持续约8分钟,大大短于原定的90分钟。按照原计划,飞船本应完成近一圈绕地飞行,并落在夏威夷西北的太平洋。助推器的发动机本应被重新点燃并受控着陆。

这是“星舟”第二次试射,4月份的首次试射在升空约4分钟后即发生爆炸。当时,超重型第一级助推器33个发动机中有几个出现故障,未能与飞船分离。火箭解体成一个火球坠入墨西哥湾。

那次试射期间,强烈的爆炸还严重损毁发射台。SpaceX花了几个月才从失败中恢复,并做出1000多项调整。然而,18日的试射依然以爆炸告终,凸显了SpaceX必须应对的新挑战。

两个特点也是技术难点

新华社援引太空探索技术公司网站信息称,“星舟”是迄今全球体积最大、推力最强的运载火箭。

它直径约9米,可产生74.3兆牛顿的推力,几乎是美国新一代“太空发射系统”(SLS)的两倍。

“星舟”的两部分——超重型第一级助推器和顶部飞船加在一起,总高度约120米,比自由女神像还高出27米。

大身材、大推力,带来的是大载荷。“星舟”可将超过100吨载荷送入地球轨道,其设计目标是将人和货物送至地球轨道、月球和火星等。

无论一级助推器还是顶部飞船,都被设计为完全可重复使用。“全回收”旨在大大降低成本。

所有这些设计,在太空探索、商业应用方面都有重要意义。

“星舟”的大容量,使它可以同时发射多台太空望远镜,6.5米长的詹姆斯·韦伯望远镜无需折叠,就能被“妥妥收纳”。装载卫星的数量和类型,也将不再受到发射成本或货舱空间的限制。未来,“星舟”预计可搭载100人进行长时间星际飞行。

设计初衷固然美好,但也正是这些特点,成为“星舟”技术攻关的难点。

北京航空航天大学航空专家、《航空知识》主编王亚男表示,“星舟”第一个特点——个头大,这对发动机可靠性、入轨技术提出极高要求。第二个特点——全回收,这比仅仅回收返回舱提高了难度级别。

王亚男说,从技术角度评判,此次发射比7个月前有所进步。主要在于,被SpaceX创始人兼首席执行官马斯克称为“飞行中最危险部分”的分离系统,这次开始运作,成功地使一二级火箭分离。然而,这只是部分问题得到解决。

“在分离后,飞船发动机启动是否正常?是否因分离产生没有察觉的负面影响,使飞船的速度和姿态不具备入轨条件?这些对于SpaceX都是老问题,即火箭发动机可靠性问题。”

王亚男说,尤其在太空环境、运行高度发生变化后,大推力发动机在火箭分离的瞬间同时启动,可能出现异常。种种情况均有待排查。

“全回收也是一个难点。就像我们看科幻电影时,整辆汽车从宇宙中重返。”王亚南说。这涉及火箭姿态、发动机推力的可调节性、材料等各种问题。“相比之下,仅仅回收一个坚固的返回舱,难度就小不少。”

登月“时间表”受拖累

“星舟”未能达到测试目标,可能给SpaceX带来挫折,也令美国载人登月计划受到影响。

“星舟”被马斯克视为公司未来发展业务的核心,最终取代主力的“猎鹰”系列火箭。试射失败无疑是一个打击。

而美国宇航局(NASA)则与SpaceX签署了40亿美元的合同,计划最早于2025年使用“星舟”将宇航员送到月球,执行“阿耳忒弥斯3号”载人登月计划。试射失败意味着NASA可能需要等待更久,甚至要做好“B方案”的准备。

“时间不多了。”SpaceX的投资方、风投公司“太空资本”合伙人查德·安德森说,“美国宇航局有一个时间表,‘星舟’是他们的主要运载工具。SpaceX需要按时交付。”

在近日举行的NASA咨询委员会会议上,NASA助理副局长拉基莎·霍金斯表示,在执行宇航任务前,“星舟”的发射次数将在“十几次”左右。

王亚男说,发射失败将让美国载人登月计划的进度面临更大压力。“排查故障、解决问题、再次试验、验证结论都需要时间,而2025年太近了。”

当下,世界各国正纷纷将目光投向月球。3个月前,印度月球探测器“月船3号”在月球南极成功着陆,印度由此成为第四个实现探测器登月的国家。中国、俄罗斯的探月计划也在有条不紊地开展。作为首个实现载人登月的国家,美国自然希望在探月赛道上继续保持领先地位。

“‘星舟’再次爆炸,美国宇航局的月球时钟却在滴答作响。”有舆论写道。美国宇航局官员担心,与“星舟”相关的技术困难将把预定的载人登月推迟到2026年。

如何影响全球航天

尽管“星舟”二次试射仍以失败告终,但它所运用的技术和可能催生的太空商业模式,正在引起航天学家的注意。

一是别国会不会望风而动,也投入重型运载火箭研发,形成新一轮太空技术竞争。

王亚男说,SpaceX作为私营企业打造重型火箭,可谓前所未有。马斯克很多技术力量来源于“国家队”,并吸引大量民间资本参与,实力不可小觑。全球目前处于观望:“星舟”所依赖的技术路线能否走通。

“事实上,火箭提供一次性巨大载荷,未必适合所有国家航天蓝图。”王亚男说,“如果中型或中大型火箭风险系数足够低,完全可以采取多次发射来替代。但如果未来SpaceX取得重大突破,证明技术路线的效果和风险可以平衡考虑,那么一些有能力的国家有望也投入重型火箭研发。”

二是“星舟”会不会重塑全球商业航天格局?

有数据显示,“星舟”如果得到成功应用,成本效益将非常高。向太阳系任何行星运送100吨货物,成本仅为5000万美元。未来发射成本更有望降至每磅23美元左右。此外,宽敞的舱体也将受到太空旅行者青睐。

王亚男说,“星舟”确实可能给商业航天模式带来冲击。过去,各国政府从事航天探索时,发射成本问题不是第一位的。但如今人类的太空活动日趋频繁,许多翱翔宇宙的航天器是民用或商用的,价格因素成为重要考虑条件。马斯克正是瞄准了未来市场。

“现在,中国民营航天企业也在朝这个方向努力,并尝试火箭可回收技术。”王亚男说,“政府可以帮助企业专注于成本优化,鼓励新生力量参与未来商业航天市场的竞争。”

文章关键词:&ldquo,&rdquo,星舟,SpaceX,火箭 责编:林瑶

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