2023年4月20日,名为 "星际飞船 "的SpaceX新火箭在其首次飞行的三分钟后,在墨西哥湾上空爆炸。SpaceX公司称这次测试发射是成功的,尽管最终结果是以爆炸为结束。作为一名空间政策专家,我同意 "快速非计划性拆卸"--这是SpaceX在其火箭爆炸时使用的术语--是一次非常成功的失败。
完整的Starship堆栈包括一个Starship航天器(黑色),位于被称为 Super Heavy(银色)的火箭顶部,高近 400 英尺(120 米)。
这次发射是SpaceX新的 "星舰 "的第一次全面综合测试。星舰是有史以来最强大的火箭,被设计为完全可重复使用。它由两个不同的部分组成。第一级被称为 "超级重型",由33个单独的引擎组成,提供的推力是土星五号火箭的两倍多,土星五号火箭在20世纪60年代和70年代将宇航员送到月球。
第一级被设计用来使火箭到达地球上空约40英里(65公里)。一旦超级重型火箭的工作完成,它应该与飞船的其他部分分离,并安全降落在地面上,以便再次使用。在这一点上,被称为 "星际飞船 "的第二级应该点燃自己的引擎,将有效载荷--无论是人、卫星还是其他什么货物--送入轨道。
爆炸性的首飞虽然 "星舰 "的部分内容之前已经进行过测试,但2023年4月20日的发射是第一次将 "星舰 "航天器堆放在超重型火箭之上的完全综合测试。如果它成功了,一旦第一级用完,它将与上级分离并坠入墨西哥湾。然后,"星船 "将继续前进,最终在夏威夷附近155英里(250公里)处坠毁。
在 SpaceX 直播期间,该团队表示,此次任务的主要目标是让火箭离开发射台。它实现了这个目标,甚至更多。星舰飞行了三分多钟,经过了工程师们所说的 "最大Q值"--即火箭因加速和空气阻力而经历最大物理压力的时刻。
星际飞船和超级重型火箭在飞行过程中无法分离,因此工程师炸毁了整个火箭
据SpaceX称,这次发射有几处出了问题。首先,在星际飞船和超重型火箭本应相互分离的时间点之前,多个引擎熄火。两级火箭也无法在预定的时刻分离,随着两级火箭粘在一起,火箭开始翻滚,一头一尾。目前还不清楚具体是什么导致了这一故障。
星舰几乎有400英尺(120米)高,重达1100万磅(490万公斤)。一个充满高度易燃燃料的失控火箭是一个非常危险的物体,所以为了防止任何伤害,SpaceX的工程师触发了自毁机制,在墨西哥湾上空炸毁了整个火箭。
所有现代火箭都有内置机制,允许工程师在必要时安全地摧毁飞行中的火箭。SpaceX本身也在测试中炸毁了许多自己的火箭。
成功还是失败?进入太空是很难的,新火箭遇到问题一点也不奇怪。在过去的两年里,韩国和日本都曾试图发射新的火箭,但也未能进入轨道。维珍轨道公司和相对论空间公司等商业公司最近也失去了自己的火箭。这些都不是载人任务,在这些失败的发射中,飞行工程师在出现问题后故意摧毁火箭。
SpaceX的测试方法与其他集团不同。它的公司理念是快速失败,发现问题,并在下一次火箭中修复它们。这与美国国家航空航天局(NASA)等组织所采取的更传统的方法不同,后者在尝试发射前花了更多时间来识别和计划可能的问题。
传统的方法往往是缓慢的。NASA的太空发射系统--作为Artemis计划的一部分,将把宇航员带到月球的火箭--的开发花了10多年时间,才在去年11月首次发射。SpaceX公司的方法使该公司的发展速度大大加快,但由于建造新火箭需要时间和资源,成本可能更高。
SpaceX 工程师将寻找问题的具体原因,以便他们可以在下一次测试发射时修复它。通过这种方法,像第一次星际飞船测试这样的发射是成功的失败,这将帮助 SpaceX 实现将宇航员送上火星的最终目标。
作者:温迪·惠特曼·科布(Wendy Whitman Cobb)隶属于美国空军高级航空航天研究学院,空军大学战略与安全研究教授