还没发射，马斯克的“星箭”就瘪了，美国登月计划要黄？

美国东部时间2023年1月23日，太空探索技术公司（SpaceX）对发射塔架上的“星舰”组合体进行了第一次全燃料加注试验（美国称“湿彩排”），组合体由第24号“星舰”飞船（Ship 24）和第7号“超重型助推器”（Booster 7）组成。据SpaceX在推特发布的消息，在湿彩排中，组合体一共加注了“超过450万公斤”的液氧/甲烷推进剂，但没有透露测试细节。

星舰瘪了

然而从之后曝光的NASA现场监控录像中，人们惊讶地发现，星舰的不锈外壳明显瘪了！

这到底是怎么回事？难道是火箭在运输过程中遭到了撞击？

事实上，NASA拍到的凹坑不止这一处，录像显示，在“湿彩排”结束后，火箭表面至少有三个地方出现了巨大凹陷：助推器上有两处，飞船腹部侧下方一处。

助推器外壳是裸露的不锈钢薄板，凹陷在阳光照射下十分显眼，“星舰”24号飞船腹部覆盖着黑色的隔热瓦，因此如果不仔细查看，倒是不容易发现那儿也塌下去一片。

火箭至少有三处出现凹坑

在马斯克迷的心目中，“星舰”是人类的希望，一些人宁可拼了性命也要乘坐它移民去火星，但第一次加注燃料就出这档子事，实在是令人捏一把汗。

更要紧的是，SpaceX已经中标美国宇航局的载人登月计划，它即将为NASA打造的月球飞船（HLS）就是以“星舰”为原型，并且依靠“超重型助推器”发射上天。如果事后调查结论认为星舰存在设计和制造方面的硬伤，美国“阿耳忒弥斯”登月计划也可能再次推迟甚至流产！

星舰作为主力入选美国登月计划

类似的问题60年前就发生过。

1963年5月11日，一枚“大力神”火箭（Atlas Agena D）伫立于加利福尼亚海岸美国范登堡空军基地的发射架上，这是Atlas Agena D的第一次发射，它即将把一颗绝密的高分辨率间谍卫星送上太空。

由于在燃料加注过程中产生气泡，燃料产生的水锤效应把液氧加注连接器弄松了，为了重新加注，控制人员决定先排空火箭上部的低温液氧储箱。就在这时，火箭外壳发生凹陷，上方沉重的载荷将火箭压弯，火箭拦腰折断并重重地砸在发射台上。

大力神D火箭拦腰折断

NASA专家事后分析原因，认为“大力神”火箭是薄壳结构，它实际是通过内部燃料来承重的。当燃料箱中充满了液氧和煤油，燃料箱就像一听没开封的可乐罐，其强度足以支撑上级火箭和卫星的重量。但空可乐罐的承载能力就差了许多，一压就垮。

“星舰”表面出现多处凹陷也是同样原因吗？

SpaceX在星舰工厂焊接燃料储箱

了解马斯克的人都知道他无论做什么事，都要在“节省开支”和“大胆创新”上做到极致。为了降低火箭发射成本，SpaceX发扬了垂直回收技术，宁可少装货，也要让猎鹰一级火箭能够多次使用。在设计“星舰”时，SpaceX使用了4毫米厚的301不锈钢薄板，没多久为了减重又把钢板厚度减到3.6毫米。实验证明，用薄钢板打造的空桶承载空重100吨的“星舰”完全不在话下。

助推器通过承压试验

从NASA的视频画面我们注意到，星舰助推器表面的凹陷是加注结束抽走燃料之后才发生的，事实上相似的问题在之前星舰助推器低温燃料加注测试时也遇到过。

星舰使用了液氧甲烷发动机，甲烷是燃料，氧气为氧化剂。液氧的温度是-183 ，液态甲烷的温度也低于-161.5 。当燃料箱中加满推进剂时，它就像一个没打开的可乐罐，火箭表面也会因低温而结霜并收缩。不锈钢每K（开尔文，温度单位）收缩率为12ppm，星舰助推器高90米，加注燃料后高度会减少约20厘米！

而当燃料箱中的低温推进剂被抽空，情况就发生了变化。火箭里边因低温而压强下降，火箭外面是1个大气压，如果火箭外壳强度不足，它就会在薄弱部位瘪进去。

火箭在发射台上发生凹陷

有朋友说，这不算是“星舰”的致命伤，只要向抽空推进剂的空筒里加注高压氮气，就能让火箭表面重新“鼓起来”。事实上，SpaceX之前很可能也是这么做的。

凹陷可以通过氮气加压“恢复”

问题在于：“星舰”是一型可重复使用的航天器，它庞大的助推器和上级飞船在未来将数十次地用于发射和回收，并且每次发射都可能运送几十上百人往返太空。如果火箭的凹陷反复发生在焊缝以及某些薄弱部位，势必造成这些地方金属或焊缝出现疲劳损伤，没有人能保证它在下一次发射任务中还能承受几千甚至几万吨的压力。当年“挑战者号”航天飞机就是因密封环的一个微小缺陷造成7名宇航员死亡的。

“挑战者号”殷鉴不远

载人航天首先要解决的问题是什么？不是怎么造出最便宜的火箭和飞船，不是削尖脑袋降低发射成本，而是安全，是如何安全地把航天员送上太空，再让他们健康地回到地面。没有充分的安全保证，一切都无从谈起。

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