SpaceX 通过最新飞行测试迈向下一代火箭

对于发射井形原型来说，这是一次巨大的飞跃，而对于 SpaceX 的火星梦想来说，这只是一小步。

60 英尺高的“星跃者”是埃隆·马斯克希望有朝一日能降落在其他星球上的飞行器的部分模型，周二下午，它飞向德克萨斯州的天空，高度接近 500 英尺。这是第二次也是最后一次试飞，是该公司猛禽发动机迄今为止最重要的一次试验。虽然这次试验让博卡奇卡的居民感到沮丧，许多人出于安全考虑撤离了家园，但它展示了一种以甲烷为动力的新型火箭，这鼓舞了航空航天爱好者——这是针对月球及更远地方的太空计划的一项基本功能。

哈佛-史密森天体物理中心天体物理学家、航天历史学家乔纳森·麦克道尔 (Jonathan McDowell) 表示：“几十年来，人们一直在谈论使用甲烷发动机，现在终于可以实现了。”

周二的飞行是猛禽发动机一系列越来越严格的实验中的最新一次。经过多年的开发，SpaceX 开始在装置侧放并锁定到位的情况下进行试射。随后，它又对原型机进行了两次机头朝上和系绳测试。这个六层楼高的不锈钢圆柱体终于在 7 月首次自由飞行，悬停在离地面几十英尺的地方——尽管大部分时间都有滚滚浓烟遮住了飞行器。

周二的试飞是 SpaceX 本周的第二次试飞尝试——前一天，猛禽发动机的点火器（类似火箭的火花塞）在倒计时归零时因电气故障而无法引发可控爆炸。最近一次成功的试飞更清楚地展示了该发动机的性能。它升到大约 50 层楼高，看起来像是在棕绿色斑驳的景观上盘旋，然后降落在附近的发射台上。整个飞行过程持续了 57 秒。

除了数万名在线观众关注各种直播外，博卡奇卡的许多居民也观看了这次飞行表演——尽管不一定是出于兴趣。由于担心爆炸等“故障”可能会震碎附近房屋的窗户，警察局发放了传单，要求人们在飞行前十分钟听到警报声时离开家（带着宠物）。

然而，火箭科学家和爱好者们对可能为下一代航天器提供动力的技术表示欢迎。单引擎的 Starhopper 是迈向完整愿景的一小步：一架 35 引擎的助推火箭（大猎鹰火箭）和一艘六引擎的“星际飞船”航天器，马斯克希望有朝一日能将人类送上月球和火星。

麦克道尔说：“这是对猛禽飞行的一次关键测试。”

Raptor 发动机取代了该公司的 Merlin 系列发动机，后者使用精炼煤油，就像大多数传统火箭发动机一样。煤油在 20 世纪 50 年代成为业界的宠儿，因为它每磅燃料的推力最大。然而，甲烷还有其他优势。除了产生更少的毒素外，对于任何想离开这个星球及其丰富的能源储备的人来说，甲烷都是不二之选。

即使火星上隐藏着意想不到的丰富化石记录，石油（煤油的来源）也需要经过大量加工才能变成火箭燃料。麦克道尔解释说，未来的宇航员可以通过在火星上制造甲烷，方法是在火星自然形成的冰和富含二氧化碳的大气中混合碳和氢原子。剩余的氧原子可以变成液体，构成爆炸配方的另一半。在太阳系更远的地方，这种化合物似乎无处不在。“在土卫六的湖泊里，”麦克道尔说，“你可以用茶杯舀一些甲烷。”

此前，美国国家航空航天局（NASA）曾在地面和小型飞行器上发射过甲烷火箭，但本周 SpaceX 的飞行则标志着甲烷火箭首次在大型轨道飞行器上投入使用——这意味着 SpaceX 有望成为首个使用甲烷火箭进行亚轨道和轨道飞行的公司，最早可能在 2020 年。

但马斯克和他的团队将面临竞争。由杰夫·贝佐斯经营的航空航天公司蓝色起源也在开发可重复使用的火箭，该公司同样选择甲烷作为其 BE-4 发动机的燃料。该公司于 8 月初进行了全功率点火测试，并希望利用该模型将其即将推出的新格伦运载火箭在 2020 年代初送入轨道。

现在 SpaceX 的 Raptor 发动机已经成功升空，下一个技术难题就是如何将这个看起来像“飞行水塔”的发动机改造成真正的航天器，能够承受以数倍音速穿越大气层时产生的热量。发动机还必须在不同海拔高度的各种气压下以及太空真空条件下进行测试。

麦克道尔说，这些环境不太可能让 SpaceX 的资深工程师们望尘莫及。相反，他认为，猛禽火箭设计的真正考验在于，在火箭真正到达目的地所需的较长发射时间内，是否会出现腐蚀或燃料管堵塞等不可预见的故障。

尽管如此，麦克道尔预计，在 SpaceX 和蓝色起源之间，火箭发动机的新时代即将到来。“甲烷发动机即将到来，”他说，“这是第一次真正意义上的自由飞行。”