星舰飞行挑战十年破局,成功入轨仅环绕地球两圈
北京时间昨晚23时57分,星舰飞船在点燃发动机后,缓缓降落于夏威夷北部的太平洋水面。该飞船于晚上20点49分从美国德克萨斯州的发射场起航,全程飞行时间约为3小时,较预定计划减少近7小时。星舰在北太平洋顺利完成水上软着陆,这标志着它的第十四次试飞首次真正实现了入轨。在此次飞行中,星舰成功释放了26颗V3版本的星链卫星,首次将有效的载荷送入轨道。然而,这次试飞并不尽如人意。在上升过程中,一级和二级火箭均出现发动机熄火问题,飞船原定在太空中绕地球飞行六圈,最终仅飞行了不到两圈便提前返回。
在过去的13次试飞中,SpaceX对星舰的设计飞行计划均未达到真正入轨的要求,多次试验甚至在未飞至预定高度时便遭遇失败。由于星舰是一艘52米长且重达数十吨的不锈钢飞船,若一旦进入轨道却无法返回,将会因失去控制而由于拖着隔热瓦持续下坠,最终落至未知地点。正因如此,这次试飞的考验最终集中在最后的离轨点火时刻。发动机点火成功后,飞船慢慢减速,开始再入地球大气层,星舰由此才算完成一次成功的任务。
从首次公开亮相至今,该火箭已经历了整整十年。2016年9月27日,SpaceX创始人伊隆·马斯克在墨西哥瓜达拉哈拉的国际宇航大会上进行了一场引人注目的演讲,介绍了他的火星殖民计划及其支持的火箭——当时名为“行星际运输系统”,后来改名为星舰,其起飞推力已达到万吨级。根据当时的设计,该火箭在可回收利用情况下,能够将300吨货物送入近地轨道。与之相较,当时SpaceX最强的火箭猎鹰9号最大只能发射22吨。
在这十年的时间内,业内及媒体普遍对马斯克的计划持怀疑态度,将其称为“PPT火箭”,甚至指责其为融资骗局,并将其与失败的苏联N1火箭相提并论。最初,星舰的研发过程中经历了多次爆炸事故,形势一度严峻。但如今,星舰已成功将卫星送入轨道,按最严苛的标准来看,这一成就使其成为真正意义上的运载火箭。
在进入轨道方面,星舰前13次的飞行路径深陷亚轨道飞行,未能完成一圈便返航,每次的最低点均位于稠密大气层内,这使得飞船根本无法达到持续的轨道飞行。即便发动机在太空中不能点燃,飞船也会在飞行约一个小时后坠入海洋,给予它一定的安全保障。而一旦成功入轨,则必须在太空中重新点火减速,才能确保安全回归。若离轨点火失败,飞船将被迫滞留在轨道上,最终在极薄的大气中逐渐降低轨道,坠入大气层,造成的后果难以预测。
航天史上曾出现类似事件。1973年,美国首个空间站天空实验室发射,原计划通过航天飞机进行更高轨道的推送或控制坠毁。然而,因航天飞机的推迟及太阳活动异常,天空实验室轨道加速下降,并于1979年7月11日坠毁,虽大部分结构在空中烧毁,仍有部分残骸落于澳大利亚,幸未造成伤亡。此后,航天界逐渐形成了大型航天器在寿命结束后应受控坠毁的规范。星舰的体积及重量比天空实验室还要大,面临的挑战同样异常严峻。
经历了13次的坎坷试飞,星舰在2023年4月的首飞中发生了两级火箭未能正常分离的自毁事故。直到2026年,全面升级的第三代星舰(V3)终于成功将飞船送上预定轨迹,为后续的入轨飞行打下了基础。