[读懂科学]“一旦失败就会破产”……马斯克的星舰这次能成功吗？
韩国时间20日晚上11时左右首射入轨道
挑战开发首个“火星探测用”行星际运输工具
“从月球到火星（Moon to Mars）”。作为人类历史上首个行星间运输系统、将改写人类历史的史上最大运载火箭，将于20日夜间（韩国时间）发射。由埃隆·马斯克的民营航天企业SpaceX公司研制的“星舰（Starship）”正是这次的主角。
SpaceX计划在20日美国东部时间上午9时28分至10时30分之间，在位于美国得克萨斯州南部的自有发射基地“星基地（Starbase）”进行星舰首个完全体的轨道试飞。此前在本月17日曾计划进行试飞，但在发动机点火前仅9分钟，一级火箭助推器“超级重型”（Super Heavy）的加压阀发生故障，发射被取消。
如果发射成功，8分钟后“超级重型”将坠落在墨西哥湾，二级飞船则绕地球近地轨道飞行一圈后，在太平洋夏威夷附近海域坠落。整个飞行约持续1小时30分，SpaceX将在本次试飞中仅检查运载火箭的基本性能。主要关注点包括：火箭能否撑到承受最大气动力压力的“最大动压点（Max-Q）”并完成级间分离；上级飞船的发动机能否在近地轨道点火；重返大气层后能否安全溅落水面。SpaceX引以为傲的为重复使用而进行的再点火与返回基地能力，此次不会进行测试。
星舰是马斯克在2002年创立SpaceX时就设定目标——火星探测与开发——而打造的史上最高规格宇宙飞船。其可重复使用，并被设计为最多可搭载100人。基本构想是能将数十名人员和最多100吨货物运送至火星。美国国家航空航天局（NASA）研制的另一款超大型运载火箭——太空发射系统（Space Launch System，SLS）使用液氢作为燃料，而星舰则使用液态甲烷。液氢发动机长期以来一直作为火箭燃料使用，但价格昂贵且难以操控；相反，液态甲烷价格低廉、易于处理，并且在火星等外行星的大气中也存在。更重要的是，星舰以史上最大体积与性能为傲：高度120米，最大直径9米。与去年11月发射的NASA的SLS（以Block 1为基准，高度98米）相比，星舰更大，也超过了此前史上最大火箭“土星5号”（110米）。其推力和货运能力同样居于首位，可向近地轨道（LEO）运送最多150吨货物，推力高达7590吨，远强于现有最强者SLS（货运能力105吨，推力约4000吨）。为此，星舰在一级推进火箭上安装了33台、在二级飞船上安装了6台强力“猛禽（Raptor）”发动机（单台推力230吨）。一级推进火箭被称为“超级重型助推器7号”（Super Heavy Booster 7，长度70米），二级飞船则被称为“Ship 24”（长度50米）。
科学家尤其关注的是，星舰具备将直径最大约8米、总重150吨的货物运送至近地轨道的能力。这将最大限度降低大型卫星、空间望远镜、空间站等的发射成本。SpaceX已经通过可重复使用火箭“猎鹰9号（Falcon 9）”和“重型猎鹰（Falcon Heavy）”，将每千克发射成本大幅压低至2000美元区间，席卷全球运载火箭市场。尤其是最多可装载直径8米级货物这一点，堪称划时代。2021年1月发射詹姆斯·韦布空间望远镜（James Webb Space Telescope，JWST）时，由于货舱宽度仅4.6米，被迫将直径6.5米的JWST设计成可对折，以适应货舱空间，在研制过程中遇到重重困难。星舰有望大幅改善这一现实。利用星舰，可以一次搭载多台用于空间探测的大型空间望远镜或卫星，分散部署到各处，或者在无需担心重量的情况下，使用成本更低的材料制造空间望远镜。
尤其是，星舰可在今后为全面开发火星而进行的探测任务中得到实质性应用。例如，它可以搭载用于探测并绘制埋藏在火星表面之下的冰层分布图的设备，或者为寻找火星生命存在证据而设计的科学仪器。特别是，目前NASA和欧洲航天局（European Space Agency，ESA）为回收火星样本而规划的、需要数年、分多阶段实施的复杂项目，有望通过星舰的一次往返飞行来解决。在着手开发火星之前，星舰还将被积极用于月球探测。NASA已决定在计划于2025年以后实施的阿耳忒弥斯3号（月球着陆探测计划）发射任务中使用星舰。届时将以NASA自研的SLS作为一级火箭，在其上端组合星舰上级飞船。NASA计划利用SLS的推力摆脱地球引力场后，再使用星舰飞船进入月球轨道。此后通过再次补充燃料，载回完成着陆探测任务的宇航员返回地球。
马斯克在2015年公布火星移民计划后，于2017年在国际宇航大会（International Astronautical Congress，IAC）上宣布，将为此开发作为运输工具的“行星间运输系统（Interplanetary Transport System）”。他的计划是开发一型可重复使用、可运输最多150吨货物的“BFR（Big Falcon Rocket）”运载火箭。但推进过程并不顺利。去年7月，“超级重型”助推器曾发生爆炸事故。2021年3月，星舰原型机“SN11”也在着陆过程中发生爆炸，多次试验以失败告终。由于有人指出液态甲烷火箭可能会造成大气污染，SpaceX还接受了美国联邦航空管理局（Federal Aviation Administration，FAA）的环境影响评估。尤其是由于研制进度延误，星舰的首次轨道试飞原定于去年5月，却一再推迟，直到最近才定在相隔近一年的今年4月，过程可谓一波三折。马斯克甚至在2021年11月因星舰猛禽发动机的研制进度滞后，向员工发出信函，警告公司可能面临破产风险。
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