任何对火箭技术稍有兴趣的人都可能对 SpaceX 猎鹰 9 号第一级火箭在将有效载荷送入轨道后直接着陆感到震惊。这家美国航天公司于 2015 年首次这样做,此后已进行了 600 多次,使其能够一遍又一遍地使用相同的助推器。 SpaceX 工程师将他们从强大的自主着陆中学到的知识应用到下一代、更大的星舰火箭中,但这个过程存在一些重要的差异。
SpaceX 没有遵循猎鹰 9 号计划,使用着陆腿降落在陆地或海基无人机上,而是采用了一种新设计,在星舰发射塔上使用大型机械臂,在第一级返回助推器(称为超重型)到达地球之前抓住它。虽然你可能想知道为什么它不只是模拟猎鹰 9 号经过验证的腿部着陆,但 SpaceX 有充分的理由采取不同的方法。
首先,建造一艘没有着陆腿的星舰可以减轻飞船的整体重量,并允许容纳更多的船员、更重的货物或更多的燃料。对于像星舰这样设计运载超过 100 吨有效载荷的火箭来说,即使是少量的质量节省也可以为更高的有效载荷铺平道路并提高发射效率。它还希望将 Starship 打造成一种快速使用的火箭,可以对其进行检查并为下一次飞行做好准备,而无需像 Falcon 9 那样运输到单独的设施。SpaceX 表示,最终目标是使航空公司能够每天多次发射第一级助推器。这个雄心勃勃的计划是有充分理由的。
SpaceX 的 Starship 大胆计划
二十多年来,SpaceX 首席执行官埃隆·马斯克经常谈到他希望在火星上建立一座可持续发展的城市,以此在地球发生灾难性事件时保护生命。当第一艘星舰火箭于 2023 年 4 月发射时,马斯克让人类更接近这颗红色星球的梦想更近了,尽管飞行只持续了几分钟。这是因为马斯克想用它来将人员、建筑材料和其他货物运送到火星。
每 26 个月打开一次通往红色星球的窗户,每次持续几周。 SpaceX 希望利用这些机会发射多枚 Starship 火箭,包括超重型第一级和上级,将货物和船员送往火星。这个过程包括发射一艘超重型飞船,然后再发射额外的加油机,为轨道上的火星探测器补充燃料。加油后,飞船就可以开始前往红色星球的旅程,超重型飞船将返回发射塔加油,然后开始另一次任务。这个过程可以通过多个超重型发射器在几天内重复,发射塔将向火星发送大量材料并最终将人员发送到火星。
马斯克还谈到使用 Starship 在主要城市之间进行高速客运和货运航班,将大多数长途旅行缩短到一个小时以内。这意味着纽约至巴黎等国际航线将在30分钟左右完成,而不是目前的七八个小时。同样,一艘星际飞船,就像现在一样,在到达目的地之前会穿过高高的地下弧线,并被捕获在一座专门建造的塔中。
这可能是一个漫长的等待
实现马斯克的任何计划都面临着巨大的挑战。 SpaceX 高管为人类首次飞往火星设定的多个目标日期已经到来又过去了。该星舰还处于测试阶段,有许多里程碑有待实现,包括上级航天器在另一个天体上的着陆,以及在轨道飞行后返回地球。除了开发能够可靠地往返火星的车辆外,还必须建造、测试和认证长期生命支持系统。与此同时,美国国家航空航天局 (NASA) 正在开发据称可以在 2030 年代实现人类飞往火星的技术。但即使它实现了这一目标,那里的可持续殖民地仍然需要几十年的时间。考虑到这一点,马斯克现在提议首先在月球上建立一个殖民地。
至于环绕地球的客运和货运航班,这个想法在技术上是可行的,但仍需要大量开发。同样,星舰仍在测试中,在投入运行之前还有许多障碍需要克服。必须确保星舰在人口稠密地区飞行的安全,还必须考虑音爆和多次导弹发射的影响。该系统还需要具有成本效益,每个星舰地点的发射、着陆和维护都需要昂贵的基础设施。
SpaceX 已经证明它可以发射和着陆星际飞船,但与实现其崇高目标所需的工作相比,这些成就似乎只是婴儿的一步。然而,自2002年成立以来,这家航天公司已经取得了长足的进步,因此,通过不断的努力,谁知道未来几年它会做什么。