，美國(guó)東部時(shí)間周四上午，SpaceX的星際飛船系統(tǒng)在得克薩斯州升空，讓全世界得以一瞥太空旅行的未來(lái)。但飛船在發(fā)射后僅4分鐘就發(fā)生爆炸，這表明，要實(shí)現(xiàn)SpaceX最大的雄心壯志——將人類送上月球及更遠(yuǎn)深空，公司還有很長(zhǎng)的路要走。

SpaceX星艦首飛爆炸 馬斯克放出最貴煙花

SpaceX工程師們正在調(diào)查這艘無(wú)人駕駛的飛船究竟出了什么問(wèn)題。在飛船升空過(guò)程中，超級(jí)重型火箭助推器所搭載的33部猛禽發(fā)動(dòng)機(jī)中有幾部似乎熄火了。星際飛船升空后三分鐘，飛船和火箭助推器本應(yīng)完成分離，但未能按計(jì)劃進(jìn)行。整艘星際飛船開(kāi)始在天空中瘋狂翻滾旋轉(zhuǎn)，然后就爆炸了。SpaceX后來(lái)表示，這是地面控制人員向火箭和助推器發(fā)送飛行終止指令故意觸發(fā)的。

雖然此次發(fā)射測(cè)試提前結(jié)束，但SpaceX確實(shí)取得了一些重大成果。這是超級(jí)重型火箭助推器第一次真正升空，這個(gè)巨大的圓柱形燃料箱裝滿了飛船擺脫地球引力所需的推進(jìn)劑。SpaceX公司仍在收集有價(jià)值的飛行數(shù)據(jù)，用于星際飛船系統(tǒng)的下一次試飛。

SpaceX首席執(zhí)行官埃隆·馬斯克在推特上說(shuō):“祝賀SpaceX團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了一次激動(dòng)人心的發(fā)射測(cè)試?！薄?我們)吸取了很多經(jīng)驗(yàn)，為未來(lái)幾個(gè)月的測(cè)試做好了準(zhǔn)備?！?/p>

商業(yè)火箭初次發(fā)射即完美成功的情況很少。SpaceX自家的第一枚火箭“獵鷹1號(hào)”經(jīng)歷了四次發(fā)射才終于成功進(jìn)入軌道。

不過(guò)，能夠與助推器分離，是星際飛船才能開(kāi)啟自主飛行。發(fā)射測(cè)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，突顯了星際飛船面臨的巨大挑戰(zhàn)。要將人和貨物運(yùn)送到月球或更遠(yuǎn)的深空這一終極目標(biāo)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，可能還需要數(shù)年的時(shí)間和數(shù)十億美元的投入，并需要世界上前所未有的工程技術(shù)進(jìn)步。

在進(jìn)行載人飛行之前，SpaceX需要證明星際飛船可以安全返回地球并著陸。公司還需要開(kāi)發(fā)一種生命支持系統(tǒng)，能夠提供氧氣、水和人類生存所需的一切資源。最大的挑戰(zhàn)可能是弄清楚如何在外太空為星際飛船加注燃料，這一計(jì)劃涉及將裝滿燃料的飛船發(fā)射到軌道上，然后完善一種在微重力環(huán)境下工作的方法，將燃料分兩步轉(zhuǎn)移到載人飛船上。

這些都不是易事，但馬斯克表示，完全可重復(fù)使用的飛船可以接二連三地進(jìn)行多次飛行，大大降低進(jìn)入軌道的成本，并提供一條可靠的通往深空的途徑。

美國(guó)為星際飛船的研發(fā)投入了大量資金。美國(guó)國(guó)家航空航天局已經(jīng)投資至少290億美元，幫助將星際飛船開(kāi)發(fā)成為阿爾忒彌斯登月計(jì)劃的運(yùn)載工具，把NASA宇航員帶到月球表面。此外，星際飛船也是實(shí)現(xiàn)SpaceX最終目標(biāo)的關(guān)鍵設(shè)備，即讓人類在太陽(yáng)系其他行星定居并實(shí)現(xiàn)太空商業(yè)化。

“祝賀SpaceX完成星際飛船的首次綜合飛行測(cè)試，”NASA局長(zhǎng)比爾·納爾遜在周四飛船發(fā)射后發(fā)布的一條推文中說(shuō)，“歷史上每一個(gè)偉大成就都存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)榫薮蟮娘L(fēng)險(xiǎn)才能帶來(lái)巨大的回報(bào)。”

星際飛船未來(lái)的發(fā)展也是對(duì)馬斯克本人的一次考驗(yàn)。這位直言不諱的億萬(wàn)富翁將特斯拉打造成為全球最大的電動(dòng)汽車制造商，成為了名人和世界上最富有的人之一。但最近，由于收購(gòu)?fù)铺匾l(fā)的混亂，導(dǎo)致該平臺(tái)出現(xiàn)了大量令人不悅的惡意言論等內(nèi)容，他的聲譽(yù)受到了損害，很多支持者也紛紛疏遠(yuǎn)了他。通過(guò)將SpaceX變成美國(guó)最多產(chǎn)的發(fā)射服務(wù)供應(yīng)商，以及唯一一家有能力將宇航員送往國(guó)際空間站的美國(guó)私人公司，馬斯克已經(jīng)證明了他在太空行業(yè)中的超出其他億萬(wàn)富翁的實(shí)力，例如理查德·布蘭森和杰夫·貝索斯(Jeff Bezos)。確保星際飛船充分發(fā)揮設(shè)計(jì)潛力將讓他更加獨(dú)樹(shù)一幟。

太空咨詢公司Quilty Analytics研究主管凱萊布·亨利表示，SpaceX是“整個(gè)航天業(yè)變革的推動(dòng)者”，“星際飛船是他們改寫發(fā)射故事的機(jī)會(huì)。”

得克薩斯州上空

SpaceX的獵鷹9號(hào)火箭已經(jīng)取得了令人難以置信的進(jìn)步，可用于向太空發(fā)射衛(wèi)星、貨物和人員，但周四的發(fā)射測(cè)試標(biāo)志著SpaceX首次嘗試發(fā)射一種未來(lái)能將人類運(yùn)送到其他星球的運(yùn)載工具。此外，星際飛船從設(shè)計(jì)角度來(lái)講是完全可重復(fù)使用的。相比之下，獵鷹9號(hào)火箭在發(fā)射后只有一部分可以返回地球。

目前我們很難估計(jì)SpaceX在星際飛船項(xiàng)目上到底花費(fèi)了多少資金，也無(wú)法預(yù)估要實(shí)現(xiàn)馬斯克的雄心壯志還需要多少資金。馬斯克曾在2018年表示，他預(yù)計(jì)總開(kāi)發(fā)成本不會(huì)超過(guò)100億美元，但迄今為止沒(méi)有再次公開(kāi)預(yù)測(cè)，公司也沒(méi)有發(fā)布任何有關(guān)星際飛船的財(cái)務(wù)信息。在本周的一次訪談中，馬斯克被問(wèn)及SpaceX在開(kāi)發(fā)星際飛船上花費(fèi)了多少資金，但他并未直接回答。

馬斯克說(shuō):“其實(shí)飛船的造價(jià)并不重要?！叭绻阌幸患曳试韽S，你的第一塊肥皂花了多少錢？嗯，1000萬(wàn)美元。但這并不是一塊肥皂的實(shí)際成本，因?yàn)橹匾氖桥可a(chǎn)時(shí)的成本。”馬斯克表示，他的目標(biāo)是將每次飛行的成本降至200萬(wàn)美元。

目前還不清楚這些目標(biāo)何時(shí)會(huì)實(shí)現(xiàn)。NASA表示，要在2025年利用星際飛船將人類送上月球，而一些富人已經(jīng)為搭乘星際飛船繞月飛行付了定金。SpaceX過(guò)去已經(jīng)多次推遲過(guò)星際飛船發(fā)射的最后期限，第一次載人飛行最早應(yīng)該在今年進(jìn)行，但現(xiàn)在看來(lái)似乎不太可能。目前，SpaceX沒(méi)有回復(fù)就其支出或時(shí)間表置評(píng)的請(qǐng)求。

加滿燃料

一旦星際飛船證實(shí)可以進(jìn)入軌道，SpaceX計(jì)劃將其作為把所有東西送入太空的主要運(yùn)載工具。公司計(jì)劃先用飛船發(fā)射新一代星鏈互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星，大幅增加太空互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模。

但為了讓人們前往月球、火星等深空，并最終成功返回地球，SpaceX公司需要想出一種方法，在軌道上為星際飛船加注燃料。

星際飛船的顯著特征就是大:從頂端到底部近400英尺，是NASA航天飛機(jī)的兩倍多。這種運(yùn)載火箭將成為人類太空飛行歷史上推力最強(qiáng)大的火箭。但太大了，這就意味著僅僅進(jìn)入軌道就要消耗大量推進(jìn)劑。飛船還需要更多燃料才能擺脫地球引力，抵達(dá)月球，然后返回。

因此，星際飛船需要中途補(bǔ)給燃料，就像汽車必須進(jìn)加油站加油一樣。但在微重力環(huán)境下為飛船加注燃料是前所未有的工作，而且飛船使用的超低溫推進(jìn)劑也會(huì)給這一計(jì)劃帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。

目前，SpaceX在如何為飛船加注燃料方面仍處于早期階段，因?yàn)楣敬蟛糠志Χ蓟ㄔ谌绾巫屨麄€(gè)系統(tǒng)安全矗立在發(fā)射臺(tái)上。

SpaceX公司也承認(rèn)，這將是一項(xiàng)困難重重的任務(wù)。

今年2月份，SpaceX首席運(yùn)營(yíng)官格溫·肖特韋爾在華盛頓舉行的一次行業(yè)會(huì)議上說(shuō):“讓這只野獸進(jìn)入軌道一直是一個(gè)不可忽視的挑戰(zhàn)，在我們可靠完成這一點(diǎn)之前都是。但我認(rèn)為，如果純粹從技術(shù)角度考慮，加注燃料可能是下一個(gè)大挑戰(zhàn)。”

為了讓星際飛船在中途加注燃料，SpaceX設(shè)想開(kāi)發(fā)三種不同型號(hào)的飛船。第一種用于儲(chǔ)存推進(jìn)劑，發(fā)射升空后能停在近地軌道上。另一種是加注飛船，用于將推進(jìn)劑從地球運(yùn)到儲(chǔ)存推進(jìn)劑的飛船中。SpaceX可能需要十幾艘加注飛船向近地軌道運(yùn)輸推進(jìn)劑，才能為載人飛船往返月球提供足夠燃料，但NASA和SpaceX尚未公布確切數(shù)據(jù)。一旦第一種星際飛船的燃料庫(kù)加滿，就該發(fā)射第三種載人星際飛船。這種飛船需要配備一個(gè)供機(jī)組人員和乘客使用的船艙，以及全套生命維持系統(tǒng)。這艘飛船與儲(chǔ)存燃料的飛船對(duì)接，為長(zhǎng)途旅行加滿燃料。

低溫推進(jìn)劑

星際飛船加注燃料可不像汽車加油那么簡(jiǎn)單。星際飛船的燃料由液氧和液態(tài)甲烷這兩種超低溫推進(jìn)劑組成。為了保持液體狀態(tài)并在需要時(shí)發(fā)揮作用，這些推進(jìn)劑必須維持在零下160攝氏度到零下218攝氏度之間。如果溫度太高，推進(jìn)劑就會(huì)沸騰，然后變成氣體。

在太空環(huán)境中，保持推進(jìn)劑低溫是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。當(dāng)儲(chǔ)存燃料的飛船繞地球運(yùn)行時(shí)，有一半時(shí)間處于寒冷的黑夜中，但有一半時(shí)間處于陽(yáng)光直射下。為了防止溫度升高，飛船需要適當(dāng)?shù)膬?nèi)部絕緣、外部屏蔽和制冷設(shè)備。此外，為了避免飛船儲(chǔ)罐可能出現(xiàn)災(zāi)難性壓力積聚，還需要堅(jiān)固的閥門來(lái)排出難免會(huì)蒸發(fā)的一部分推進(jìn)劑。

SpaceX還需要將這些超低溫推進(jìn)劑從加注飛船轉(zhuǎn)移到儲(chǔ)存燃料的飛船中，然后再轉(zhuǎn)移到載人飛船上。每次在不同儲(chǔ)罐間轉(zhuǎn)移都會(huì)導(dǎo)致推進(jìn)劑升溫，工程師們以前從未在失重狀態(tài)下大規(guī)模轉(zhuǎn)移過(guò)這些推進(jìn)劑。

NASA低溫流體管理組合辦公室副項(xiàng)目經(jīng)理勞倫·阿米恩在接受采訪時(shí)表示:“我們還有很多不確定的地方。在太空中輸送低溫推進(jìn)劑，有許多與流體物理學(xué)相關(guān)的問(wèn)題屬于基本流體物理學(xué)的范疇，還沒(méi)有完全弄明白?！?/p>

到目前為止，宇航員在國(guó)際空間站上進(jìn)行了一些關(guān)于轉(zhuǎn)移和儲(chǔ)存類似推進(jìn)劑的小規(guī)模太空實(shí)驗(yàn)，但這與SpaceX有關(guān)太空中儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移推進(jìn)劑的設(shè)想相比，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠復(fù)雜。

SpaceX的第一步是證明可以將推進(jìn)劑從一艘星際飛船轉(zhuǎn)移到另一艘。至于什么時(shí)候?qū)崿F(xiàn)，目前還不清楚。

“肯定要在一次成功的飛行測(cè)試后，但可能不會(huì)早于六個(gè)月的時(shí)間，”NASA阿爾忒彌斯計(jì)劃人類著陸系統(tǒng)項(xiàng)目經(jīng)理麗莎·沃森-摩根說(shuō)?！皶r(shí)間可能會(huì)更長(zhǎng)?！?/p>

太多待辦事項(xiàng)

有了足夠資金和工程技術(shù)，SpaceX才有可能克服發(fā)射測(cè)試和實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)之間的一系列挑戰(zhàn)。長(zhǎng)期以來(lái)，批評(píng)人士一直懷疑SpaceX是否能完成看似不可逾越的壯舉，但事實(shí)往往證明他們錯(cuò)了。NASA則堅(jiān)信星際飛船有望在2025年到達(dá)月球。

沃森-摩根說(shuō):“我絕對(duì)有信心NASA和SpaceX能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)?！薄拔艺J(rèn)為在2025年實(shí)現(xiàn)難度較大，但是這是可行的。”

首先，SpaceX需要證明星際飛船可以安全地抵達(dá)太空。