功败垂成！SpaceX星舰SN10成功着陆，却意外爆炸
北京时间 3 月 4 日凌晨，马斯克的 SpaceX 又完成了一次星舰 Starship 原型机试飞。
这次代号为 SN10 的原型机终于不负众望，圆满完成了起飞、空中转体、空中引擎熄火并重新点火以及最困难的降落回收。胖胖的飞船稳稳地落到了指定地点。
图 | SN10 成功着陆瞬间（来源：SpaceX 官网）
可就当人们认为任务圆满成功，SN10 创造历史、功成身退之际，原本安安静静矗立在降落点的飞船突然爆炸，巨大的推力将其炸飞到半空中。
最后，在耀眼火光和直播观众的惊呼声中，飞船摔得粉身碎骨。
图 | SN10 爆炸瞬间（来源：SpaceX 官网）
飞船的爆炸是所有人都没预料的意外状况。当时是飞船落地后的 8 分钟左右，SpaceX 官方直播已经停止，是一些航空航天爱好者的直播频道捕捉到了这一瞬间。
飞船爆炸后，SpaceX 和马斯克并未在第一时间给出回应或具体原因。许多人猜测，爆炸或许是甲烷泄露所致。
此前，SN8 和 SN9 两次试飞均留下小遗憾，一次是降落速度太快，另一次是飞船船身倾斜角度过大，最终结局都是被炸得粉身碎骨。
SN10 似曾相似的谢幕方式，彷佛是 SN 系列飞船的命运在冥冥之中早已注定。
图 | SN8 和 SN9 都未能成功着陆（来源：SpaceX 官网）
无论怎样，这次 SN10 的成功着陆依旧值得庆祝。这标志着 SpaceX 又完成了一项具有里程碑意义的飞行测试，Starship 原型机的操控技术得到了系统性验证。作为肩负 SpaceX 载人登陆月球和火星梦想的原型机，SN10 的成功降落无疑给了 SpaceX 莫大的鼓舞。
“一次漂亮的着陆，我们实现了此次试飞想要实现的全部既定目标，”SpaceX 在直播中表示，“祝贺我们的 Starship 团队！SN11 测试也将在不久之后展开。”
除了如此戏剧性的结局，此次发射还有一个小插曲。发射日当地下午 2 点左右，SN10 第一次试飞努力在倒计时最后 0.1 秒突然中止，当时引擎已经点火，但电脑控制系统发出了中止指令。
SpaceX 对此进行了紧急调查，马斯克随后发推表示，问题出在火箭推力标准设定上，数值设置的有些 “保守”，因此需要提高火箭的推力限制。好在试飞窗口还有不少时间，最终完成了第二次测试。
图 | SN10 首次试飞在最后 0.1 秒中止（来源：SpaceX 官网）
从 SN1 到 SN10
从 2020 年开始，SpaceX 的星际飞船原型 SN 系列便开始了试飞之旅，从 SN1 到如今的 SN10 经历了种种测试，也屡遭失败。即便如此，SpaceX 也没打算停止对星舰 Starship 的探索。
去年 2 月到 4 月，未装载前锥和引擎的 SN1、SN2、SN3 相继进行了液氮推进剂装载和低温压力测试，但出现了爆炸、泄露和机身扭曲变形等问题，测试以失败告终，原型飞船无法重复使用。
（来源：SpaceX 官网）
SN4 是首个通过低温载荷测试的原型机，SpaceX 当时表示要用它进行飞行测试，但遗憾的是，SN4 未能完成后续的静态点火测试，出师未捷身先死，一片火光将飞船撕成了满地碎片。
时间来到 8 月份，继承 SN4 衣钵的 SN5 和 SN6 进行了改良和升级，两台原型机均成功升空 150 米，试飞时间持续约 1 分钟并成功落地。功成身退的两台原型机在 2021 年初被拆解。
（来源：SpaceX 官网）
到了 SN7 这一代，SpaceX 采用了与前几代不同的材质用料，把此前原型飞船所使用的 301 不锈钢，替换成了 304L 不锈钢，也就是我们日常生活中常见的不锈钢锅的材质。测试成功后，将来的新星舰都将改用 304L 不锈钢。马斯克曾发文表示，“虽然它不是最轻的材料，但更便宜。”
按照马斯克的说法，这与其他由碳纤维材料制成的火箭相比，让星舰的生产更具成本效益，也更快。碳纤维的价格是每公斤 135 美元，在制造过程中 35% 的碳纤维都会变成废料，综合成本达到每公斤 200 美元以上；而不锈钢每公斤才 3 美元，合理使用也能提供高强度和隔热性能，每艘星舰的制造成本可降低至 500 万美元，而且制造效率很高，堪称是一次大胆的尝试。
（来源：SpaceX 官网）
为了测试性价比最高的材质，找到星舰原型的性能极限数据，SpaceX 成功进行了数次 “故意爆炸试验”，由代号为 SN7.1 和 SN7.2 两台罐状测试机执行，钢材厚度分别是 4 毫米和 3 毫米。
最终，经过长达 7 小时左右的低温加压测试，SN7.1 在巨大压力测试下崩溃，而 SN7.2 通过了一次低温加压测试，但在第二次测试中出现泄漏问题，目前在等待下次测试，也可能是直接拆解。
（来源：SpaceX 官网）
SpaceX 星舰在经历超过七次（SN 原型机之前还有更早的 Mk 系列原型机）的迭代升级后，于去年 12 月挑战了 12.5 千米高空试飞，飞船代号 SN8。
试飞过程令人印象深刻，它的起飞、上升、空中转体都十分顺利，在达到既定高度后开始以 95% 的自由落体返回地面，正如体操运动员那样，回落的过程中还在空中进行了一个优雅的翻转。
然而在落地过程中，SN8 虽然调整为垂直姿态，但未能顺利减速，导致落地速度过快，飞船径直撞向地面并炸毁，功亏一篑。
（来源：SpaceX 官网）
SpaceX 事后表示，事故原因是装有着陆推进剂（甲烷）的燃料箱出现失压问题，因此用于着陆的引擎没有获得足够燃料，未能产生有意义的推力。此外，一些人观察到引擎产生了绿色火焰，SpaceX 解释称，这也是由于甲烷供给不足，导致一台引擎内部的铜开始燃烧。
尽管 SN8 最终坠毁，可马斯克和 SpaceX 一致认为试飞算得上成功，毕竟是试飞项目，除了着陆，其他部分都圆满完成，成功展示了大多数主要的测试目标，拿到了许多宝贵的测试数据。
（来源：SpaceX 官网）
等到今年 2 月的 SN9，它和前辈 SN8 执行的任务几乎一致，包括依次关闭发动机，将推进剂从主油箱转移到降落用副油箱，通过 “Belly Flop” 腹部朝下的翻转动作以实现空中转身，以及通过火箭上的四个襟翼实现空中控制降落。唯一的不同点是 SN9 的飞行高度只有 10 千米。
（来源：SpaceX 官网）
人们期待 SpaceX 能从 SN8 的爆炸中吸取经验，但并未得偿所愿。在最后着陆阶段，SN9 本应启动两个引擎控制姿态并减速，但其中一个未能正常启动，导致飞船姿态出现了大角度倾斜，随后在尚未垂直的状态下高速撞击地面，引发爆炸。
承载火星殖民梦想的星舰
尽管 SN10 最终以爆炸收尾，但它的成功着陆至少说明 SpaceX 解决了前两次着陆失败的问题，也标志着它离登陆月球和殖民火星的梦想更近了一步。
与 SpaceX 旗下的常规火箭垂直回收相比，SN 系列星舰的体型偏胖，因此需要一种特殊的空气动力学来帮助其平稳降落。这就是安插四个 “小翅膀” 的作用所在，它们能够在空中辅助滑翔，快速调整飞行器的姿势和方向。
（来源：SpaceX 官网）
在人类航天史上，真正投入实用且带着 “翅膀” 具备滑翔能力的太空飞船并不多，让人印象最深刻的就是航天飞机，不过，航天飞机彼时还是参照了飞机的外形设计，而 SpaceX 星舰的设计就另辟蹊径，它打破了固有的太空飞船样式，然后与自家比较成熟的火箭回收技术相结合，形成了一套独具特色的返航方案，且成本大大降低。
星舰作为 SpaceX 面向未来的下一代发射载具，在 2017 年 9 月由马斯克正式公布了比较确切的计划，它未来可代替猎鹰 9 号、猎鹰重型运载火箭以及载人龙飞船等，不仅可执行地球轨道任务，也可完成登陆月球以及火星的任务，该火箭系统曾被命名为 “BFR”，即 “Big Falcon Rocket” 的缩写，到目前，SpaceX 官网已将这套发射系统统称为星舰。
（来源：SpaceX 官网）
整个火箭的高度约为 120 米，该发射系统的第一级助推器称为超级重型（Super Heavy），长 70 米，或将搭载 28 个猛禽火箭发动机，总共提供约 72 MN 起飞推力；第二级飞船则称为星舰（Starship），长 50 米，能够将装有 100 吨的有效载荷送上地球轨道，不仅能够往返地球大气层重复使用，而且还能在轨加注燃料，该飞船将最终装有 6 台猛禽发动机，其中包括 3 台针对海平面推力进行优化的发动机，以及另外 3 台针对太空真空环境进行优化的发动机。
如果说登陆火星的目标仍然比较远，那么重返月球可能是即将到来的壮举，按照美国国家航空航天局（NASA）制定的阿尔特弥斯 (Artemis) 登月计划，人类将有望在 2024 年再次登月。
2020 年 5 月，NASA 已将三份合同交给商业供应商，进行开发月球着陆系统。该系统将在五年内将宇航员带到月球表面，SpaceX 的星舰飞船便是其中之一，在总额近 10 亿美元资助中，蓝色起源获得 5.79 亿美元，Dynetics 团队获得 2.53 亿美元；而对 SpaceX 的资助最少 ，仅有 1.35 亿美元。
NASA 授予 SpaceX 合同曾让不少人感到惊讶，他们对 SpaceX 雄心勃勃的项目一直持怀疑态度，因为马斯克曾表示要建造数百艘星舰来定居火星，这听起来像是痴人说梦。不过 NASA 局长吉姆・布里登斯坦（Jim Bridenstine）对此曾回应称，美国宇航局不能忽视这一系统的潜力。“为什么要给他们签合同？答案是因为 SpaceX 确实擅长迭代测试和改进，他们的设计方案具有变革性，有望极大降低登月成本，增加开发月球的机会”。
星舰一体成型的设计集成了充沛的动力系统，较大空间的载人舱和货仓，还能通过在太空中进行燃料补给往返月球，如果成功无疑是一种理想的星际旅行选择。
SN10 的成功着陆，也正式揭开了星舰的新篇章，马斯克距离实现自己的星际移民梦更近了一步。
-End-