北京时间 11 月 14 日凌晨,在美国得克萨斯州博卡奇卡的发射台旁边,SpaceX 正在为星舰的第十五次试飞做准备工作。这次任务不只是把东西送进太空里面去,还试着去做航天史上以前没有过的“双现场回收”。巨大的机械臂安静地站在那儿,等着两位巨人回来,一场关于精准和勇气的考验马上就要开始了。
这次的主要目的十分清楚:让第一级助推器跟第二级飞船都被发射塔上面的机械臂抓住。尤其是,第二级飞船会在太空里面飞行差不多一整天的时间,之后靠着它自己的动力飞回来。这件事改变了以前航天器做完任务以后一定要掉进大海并且不能再用的一条规矩。要是做成了,这就说明航天器能够像飞机那样反复使用,从根子上变动这个行业的做法。
为了做到这个目标,星舰的设计非常大胆。一般的航天器会装上很重的着陆支架或者降落伞,用来减轻落地时的冲击。可是,为了让装货的能力变得更大,第二级火箭没有带上任何用来着陆的东西。它全靠几千公里外面那座高高的钢铁机械臂来把它接住。这样的设计去掉了没用的重量,但是把风险放到了最高点,不能有一点儿错误。
回收的难度可以分成两个不同的层级。第一级的助推器是用比较慢的速度在飞,这个速度大概是音速的几倍左右。但是,第二级的飞船从近地轨道回来的时候,速度会达到每秒 7.8 公里那么快,这相当于音速的 25 倍。它需要去承受几千度的很高温度,还有很厉害的气动扰动。到了最后减速的那个阶段,重达百吨的飞船必须要把姿态调整得很准,误差不能超出半米;要是不这样的话,它就会自己撞到自己,或者是撞到发射塔上面去。
在太空里面长时间等着,并不是为了显示技术,而是因为天体力学让事情变成了这样。地球一直在不停地自己转动,发射场的位置每个钟头都在往东边移动。要是飞船直接回来,那就得用掉很多燃料来改变它的轨道平面。为了省下费用和力气,飞船就选着绕着地球飞了十四圈,等了大概二十二个半小时,一直等到地球转到了让发射场刚好处在飞船路线下面的那个位置,这就成了回到家里的最好时间窗口。
在漫长的 23 小时里,航天器先释放了 26 颗卫星,然后就静静地等着。工程师们准备了五份详细的“死亡”应急计划,用来保证地面的安全。要是在上升阶段出了什么问题,航天器就会掉进印度洋;要是在早期轨道运行的时候发生故障,它就会落在夏威夷北边的水里。这些一层又一层的应急计划,能保证任何事故都不会影响到陆地。
要是任务在中间阶段出了状况,比如卫星放的位置不对或者轨道偏了,航天器就会选在智利海岸那边落进海里。要是在回来之前检查的时候,发现发动机的压力不够或者软件有错,航天器就不会离开轨道,而是再多飞一圈轨道,并把降落的地方改到夏威夷北边。虽然这些应急的办法说明任务没做成,可是它们能让那些很贵的地面东西不被弄坏。
最让人心里发紧的时候出现在最后那几秒钟。要是推力对不上、风速太大或者机械臂没有站到正确的位置,系统就会马上发出停止捕获的命令。接着,航天器会被推离发射场,掉进墨西哥湾的浅水区域里面。工程师们的想法既冷淡又明白:他们宁可毁掉价值好几百万美元的航天器,也不让它去撞上地面上的设备。这种守住底线的想法是进行大胆试验的基础条件。
这个看起来带着浪漫色彩的航天大动作,实际上是由背后那些冷静的工业计算在推着走的。在过去的五十年时间里面,人类就像做一次性用品那样去造火箭,并且只在飞了一次之后就把它们扔掉。SpaceX 想要把这种老办法改成跟商业航空公司差不多的运行方式。猎鹰 9 号只是把它的第一级收回来,而星舰则是要让两级都能完全重复使用。如果这件事真的做成了,那么发射的费用就会从每一公斤超过一万美元,降到只要几百美元的燃料钱。
这不只是一项技术突破,更是一次思维方式的转变。过去,我们就像是在制造一架全新的波音 747,它在仅仅飞行一次后就会被摔得粉碎。如今,SpaceX 试图让它完好无损地返回停机位,重新加注燃料,并在下次再次起飞。这种对极致效率和可重复使用性的追求,正是这次试飞背后的真正驱动力,也是人类探索太空方式的一次根本性变革。
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