SpaceX 試跳成功，人類離火星旅行又近了一步？
圖片來源@Unsplash
鈦媒體註：本文來自於微信公眾號矽谷洞察（ID：guigudiyixian），作者為Susan Wu，美國康奈爾大學天文物理系博士後劉彬對此文亦有貢獻，鈦媒體經授權發布。
從「你咋不上天呢」 到 「啊？你又要上天啊？」，「矽谷鋼鐵俠」埃隆·馬斯克（Elon Musk）為整個地球（特斯拉），哦不，整個宇宙（SpaceX）再次創造了一個奇蹟。
就在美國時間8月27日，SpaceX 研發的「星蟲」（StarHopper）一舉打勾StarHopper 史上最大跳躍，懸空到離地大約150米，在空中盤旋了數十秒，最後在自帶導航引導下，安全穩定地回到發射台。
StarHopper 是什麼呢？它是 SpaceX 建造的大型客運火箭的原型機，用在測試 SpaceX 計劃中的星際飛船（Starship）和超重型航天器的關鍵技術。這個原型機還包括 SpaceX 為未來的深空火箭開發的新型 Raptor 引擎。
看熱鬧不嫌事兒大的在咱們，先來瞧瞧吃瓜群眾的留言：
Ian Kluft:SpaceX讓我們看到的這一幕簡直太贊了！星艦的搭建更近了一步，也刷新了飛行包線的參數－更高的飛行高度、近地軌道、月球、火星。
Judy A. Jones:這等待是值得的！你看這升空、移動、下降、落地全都由猛禽發動機控制。會飛的水塔完成了兩次超棒的發射！現在就跟隨咱的老大哥SpaceX上月球、上火星！
Austin Barnard:Starhopper做到了！恭喜SpaceX和馬斯克，離上火星又進了一步，我已經等不及要看看星艦的真容了！
總之，是不是既刺激又流暢？
雖然以距離來說這只是小小的一步，但卻是 SpaceX 新一代的猛禽（Raptor）甲烷引擎不連接地面設備的情況下，最大一次自由飛行，再次燃爆了世界。
而這其實是StarHopper第四次「試跳」，它在今年4月初做了兩次「短跳」，鑒於安全，都綁在線纜上。
7月25日完成的第三次跳測，也是首次「無繩跳躍」，升到了大約 20 米。馬斯克開心的發了條推特，表示「水塔」也能上天（StarHopper的製造商為當地一家水塔公司）。
本應在8月26日的第四次試跳，在最後一刻還是取消了發射試驗。馬斯克隨後表示，點火器需要進行檢查。
8月27日，萬眾期待的第四次試跳終於成功。儘管原計劃是升空到200米高度，但此次SpaceX應美國聯邦航空局（FAA）的要求，將升空高度調整到了150米。但即使是150米，也刷新了StarHopper最高跳的記錄。
馬斯克之前表示，如果此次測試成功，他將在9月舉行公開演講，詳細披露星際飛船項目的信息。
儘管Starhopper 都還沒有正式首飛，但按照這個節奏，有可能兌現馬斯克的承諾：2022年超重箭 星艦首飛火星，2024年首次載人飛往火星，搶在人類重返月球前登陸火星。
Starship：解鎖太空旅行新姿勢
SpaceX一直飛奔在新火箭、新飛船研發的路上，根本停不下來，又是SpaceX，又是StarHopper，又是Starship……
要講清楚Starship的事情，就不得不先給SpaceX公司的產品排排坐、吃果果。
故事要從幾年前說起，一開始，馬斯克的計劃是：建造一個最強大的運載火箭，即FH重鷹火箭，但因為高達1.5億美元的嶄新發射價和9000萬美元的復用價，且結構太複雜，在唯一一次飛行後被雪藏。
（FH重鷹火箭，圖片來自維基百科）
然後，馬斯克打算建造一個往返火星的箭船系統，就是ITS星際運輸系統，理論上可以往返於木星、土星，還能在地球表面亞軌道飛行（打造1小時地球圈），開發總預算超過100億美元。
然後，馬斯克打算建造一個往返火星的箭船系統，就是ITS星際運輸系統，理論上可以往返於木星、土星，還能在地球表面亞軌道飛行（打造1小時地球圈），開發總預算超過100億美元。
不過，ITS因為尺度太大，直接被內部封殺了。
（ITS星際運輸系統假想圖，圖片來自維基百科）
再後來，馬斯克打造了一個更靠譜的縮小版ITS —— 大獵鷹火箭（Big Falcon Rocket），一個超級星際運輸系統，既可以環月登月，又可以造訪火星，最獨一無二的是箭船整體化和高度回收性，被SpaceX內部視為終極設想，早已為全球SpaceX死忠粉所熟知。
最重要的是，這個龐然大物能將足夠的人、食物、水和其他補給至火星表面。徹底實現馬斯克的夢想：殖民火星。
（大獵鷹火箭，圖片來自維基百科）
2017年，馬斯克又提出更靠譜的縮小版的BFR，但很快又被新的設計理念覆蓋，公布了大獵鷹火箭的「全不鏽鋼版」艦船。
新版大獵鷹火箭的設計由兩個部分組成：
第一部分命名「Super Heavy」，作為推進器，用來脫離地球引力陷阱；第二部分命名「Starship」，用來進行星際航行的宇宙飛船。
（新版大獵鷹火箭，圖片來自SpaceX）
眾所周知，SpaceX去年賣出了第一張「送人上天」的船票，日本億萬富翁前澤友作(Yusaku Maezawa)和幾位藝術家興許就將搭乘 Starship 在2023年進行太空旅行。
而這回測試的StarHopper，就是Starship的雛形版本，用以進行先期測試。
值得一提的，StarHopper配備了SpaceX新一代猛禽液氧甲烷火箭發動機（Full Flow Staged Combustion Cycle Engine）。
相比目前已有的發動機，「猛禽」有三大優勢：
1. 液氧/甲烷推進劑組合具有高的組合發動機噴發效率更高；2. 採用全流量補燃分級燃燒循環的發動機具有高性能、高可靠性；3. 可重複利用的設計，不會造成太大的成本負擔。
但缺點也很明顯，管線複雜、生產不易，且造價極為高昂。但這對估值333億美金的土豪SpaceX並不算什麼。
雖然這次 StarHopper 只在150米的空中飛了一小會，但這樣的成果，也是此前無數次的失敗換來的。
馬斯克曾在上月16號，即美國登月50周年進行StarHopper的盤旋測試，卻發生了爆炸。點火過程中，火焰從引擎底部開始噴射，在幾秒內吞噬了整個StarHopper。隨後，SpaceX封閉了發射場周圍的所有道路和海灘，也終止了對此測試的直播。
本想討個好彩頭的馬斯克，碰了一鼻子灰。
事後馬斯克發推特表示，起火原因是燃料泄漏，對Starhopper並沒有造成重大損害。但網上仍然一度傳言，StarHopper的發射可能會被無限期延遲。
但是馬斯克是不允許這種事發生的，他可從來沒佛系過。
歷經幾番磨難，7月25日的測試終於順利完成。Starhopper在向上飛起約 20 米，並橫移大約 20 米後，又再落回了地面。
這小小的一步讓猛禽成為了史上第一個有了實飛紀錄的「全流分級燃燒循環」引擎。
而這次，我們又一回見證了奇蹟，150米的最大跳躍。
接下來，2020年進行全尺寸Starship星艦首次試飛，相比StarHopper只配備了一台猛禽，實際的飛船將配備六台，而超重火箭將配備35台猛禽。
據 SpaceX 商用業務副總 Jonathan Hofeller 的說法， 2021 年就能實行首個商用任務，而且至少有三個不同的客戶對於首飛感興趣，都是通訊公司的衛星。
雖說看似還有兩年半，但其實時間也很緊迫。交付商用之前，SpaceX 至少要完成Starhopper和猛禽的測試、Starship 底下的Super Heavy推進器脫離地球引力陷阱的測試、Starship 本身的製造和測飛、以及Starship 和 Super Heavy 製造、組裝後的首飛。這期間每一個環節的測試都需要調整、改良、修正，算下來真夠SpaceX忙的 。
野心家的噱頭VS實幹者的追夢
作為科技圈最炫酷的大佬，馬斯克的商業版圖早已不局限於地球了。
也許你知道 SpaceX 最知名的項目是他們承擔了 NASA 向國際空間站運送物資的任務。然而，當它在 2002 年成立的時候，他們就有一個非常清晰、宏大而又理想化的終極目標，那就是「殖民火星」。
馬斯克曾墨西哥城舉行的第 67 屆國際宇航大會（International Astronautical Congress，IAC） 中，以「火星移民計劃」擴寬了人們對世界的想像力的邊界人們終於認識到，火星已經成為了人類在未來多年內最有可能進行深度開發的地外星體。
全套方案包括四項：可回收性、可太空軌道補給、在火星上製造推進劑、以及使用正確的推進劑。
第一點當然大家都能理解，回收火箭方面 SpaceX 已經玩得很溜了，火箭是通往太空的唯一基礎交通工具，把火箭發射成本降下來，才能解決人類移民火星的交通問題。
就第二點而言，火箭助推器返回發射台之後，會載著裝滿燃料的飛船再次發射，與之前發射的飛船匯合，這個過程會重複幾次，直到燃料補充完畢，這樣做能讓票價直降500倍。
第三點的意義在於萬一有人後悔要返回地球呢。
最後針對合適的燃料這一點，甲烷是首選。火星上有大量的水（冰）和二氧化碳（火星大氣層中的主要氣體），生產由液態氧和甲烷組成推進劑，會很方便、簡單。
最終，我們去一次火星的成本也許就和買一棟小房子的價錢差不多，大概 20 萬美元。
當然，關鍵部分仍然還有著很多無解之題。比如飛行器如何抵禦太空超低溫？如何處理宇宙輻射的威脅？等等。同樣，人類在火星上不會真的要靠土豆生存下去吧？
按照馬斯克的想法，SpaceX的作用只是為登錄火星創造路徑，他希望企業家們能在未來的火星殖民地基礎上建造更多的基礎設施，包括鐵鑄造廠、披薩店、酒吧等等。他還推測，「最有可能的是，在火星上的政府形式將是某種直接的民主」，居民們會直接就某些問題進行投票。
不過，如同之前馬斯克的一貫作風，即使還有很多事情沒有解決，他仍然先給自己立下了不少Flag：2019 年進行推進器的測試、 2023 年正式開始進行火星飛行、 2020 年代的後半段將人類送上火星。
如同之前的自動駕駛技術一樣，也仍然有許多技術問題沒有完全解決的情況下就大膽馬上嘗試。不過，去年馬斯克將一台特斯拉裝進了SpaceX獵鷹Falcon重型火箭，飛向火星。用馬斯克自己的話來說，此前經歷無數失敗，是用過「嚼著玻璃凝視深淵」走過來的。所以，誰也無法斷言他這次是「敢為人先」還是過於野心勃勃。
霍金在去世之前，給我們留了最後一份看得懂的禮物——《終極問答》。對於人類對太空的探索，霍金說，「當千帆過盡，我看到了人類的凱旋。」
如果霍金留給我們的是問題，那麼馬斯克帶給我們或許就是答案。
靠SpaceX 「送人上天」 可能真的有戲，畢竟，小探自己也是很想上太空看看呢！你對星際旅行和殖民火星有什麼看法？
本文參考：
D"Agostino, As told to Ryan (22 January 2019). "Elon Musk: Why I"m Building the Starship out of Stainless Steel". Popular Mechanics. Retrieved 30 May 2019.
Gebhardt, Chris (3 April 2019). "Starhopper conducts Raptor Static Fire test". NASASpaceFlight.com. Retrieved 4 April 2019.SpaceX considering SSTO Starship launches from Pad 39A, Michael Baylor, NASASpaceFlight.com, 17 May 2019, accessed 18 May 2019.
Stephen Hawking (2018). "Brief Answers to Big Questions".
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