【時事】SpaceX 2020 回顧

林彥興

上週六晚上,SpaceX 為美國國家美國國家偵察局(NRO)發射了 NROL-108 衛星,為他們 2020 年的發射任務劃下句點。在這個全球因為疫情肆虐而苦不堪言的一年,SpaceX 卻仍然完成了多項里程碑性的突破,就讓我們一起來看看這 12 個月以來,SpaceX 完成了哪些成就吧!


1. 商業載人飛行正式上路:Demo-2 與 Crew-1

美國商業航太的發展故事漫長而精彩。在貨運太空船系列與回顧中,我們介紹了「商業補給服務(CRS)」的緣起,以及 SpaceX 和 Orbital 如何利用他們開發的 Dragon 與 Cygnus 太空船完成補給國際太空站的任務。CRS 計畫的成功,讓 NASA 在 2011 年啟動「商業成員計畫(Commercial Crew Program)」,打算不僅是貨運,連運送太空人前往國際太空站的任務也交由私人太空公司執行。尤其在太空梭退役之後,美國再也沒有任何火箭能夠運送太空人的情況下,CCP 被寄予了讓美國再次拿回載人太空飛行能力的重要使命。

於是就像 CRS 一般,在經過多輪競爭後,SpaceX 以他們的 Dragon 2 太空船成功挺進決賽。2019 年 3 月 2 日的 Demo-1 任務中,他們首次讓沒有搭載太空人的 Dragon 2 太空船送上國際太空站,並在幾天後返回地球。而今年 5 月 30 日的 Demo-2 任務中,Dragon 2 成功將兩名太空人送往國際太空站,並且太空站停泊兩個月後平安回到地表,可說是 2020 年全世界最受矚目的太空新聞之一。11 月 16 日的 Crew-1 任務,則正式宣告了載人商業航太的時代,已經到來。

Crew-1 任務中搭乘 Crew Dragon C207 Resilience 前往國際太空站的四名太空人。
圖片來源:SpaceX


2. 全球衛星網路初具規模:Starlink 試運行

Starlink 是 SpaceX 正在建立中的低軌道衛星網路系統,計畫用數千甚至上萬顆的低軌道衛星,提供全球所有地區快速(100Mb/s 等級)的網路服務。同時它也將成為 SpaceX 未來重要的生財工具,提供他們開發能夠前往火星的火箭所需要的資金。Starlink 的正式部屬早在 2019 年就已經開始,但 2020 年的進度可謂是飛快的竄升。SpaceX 在今年的 26 次發射任務中,就有 14 次是發射 Starlink,每次發射部屬 60 枚衛星。截至 2020 年底,軌道上已經有超過 900 顆 Starlink 衛星正在運行中,並且在年末展開了北美洲地區的試運行。究竟大眾對 Starlink 的網路服務評價如何?這麼多的衛星又造成了哪些問題?可以參考我們之前的文章

運送 Starlink 衛星前往太空的獵鷹九號火箭。今年預計會是近幾年 Starlink 衛星發射頻率最高的一年。
圖片來源:SpaceX


3. Starship SN8 首飛

前文提到的 Demo-2 與 Crew-1 任務的重要性毋庸置疑,但對太空科技迷來說,今年最令人興奮的事件,當數 SN8 的精彩的首飛——還有爆炸!

啟動引擎,即將升空的 SN8。
圖片來源:SpaceX

SpaceX 的獵鷹九號與獵鷹重型雖然已是當今世上數一數二的優秀火箭,但想要完成 SpaceX 的夢想:讓人類成為跨行星物種,這兩款火箭的能力還遠遠不夠。為了能讓人類真正大規模的離開地球,開發火星以及其他更遠的地方,SpaceX 在不斷完善與優化獵鷹九號系列火箭的同時,也如火如荼的在研發他們的下一代火箭。使用液氧甲烷作為推進劑、能夠進行軌道加油且具有完全可重複使用性的下一代超重型運載火箭——「星艦(Starship)」。

太空 Youtuber Everyday Astronaut 的 Starship 全面介紹。非常優質的頻道,推薦給各位。

2020 年 Starship 的開發團隊進行了兩次重大的測試。第一次是 8 月 3 日,Starship 的第五號原型機 SN5 進行了高度 150 公尺的飛行測試,並且成功降落。第二次就是 12 月 9 日,第八號原型機 SN8 高 12.5 公里的首飛。在萬眾矚目下,SN8 點燃它的三具猛禽引擎,並在上升途中逐一關閉,讓飛船從 12 公里高空開始平躺、下落、滑翔,並在最後接近地面時重新點燃引擎,華麗而狂野的翻身降落。然而就在此時,SN8 頂部的燃料艙卻因為壓力不足,無法提供足夠的燃料,使得引擎失去推力,來不及減速,最後使 SN8 的落地速度過快,在撞擊地面的瞬間爆炸成巨大的火球。

SpaceX 官方直播紀錄。

也許對多數人來說,火箭試飛爆炸是一件非常嚴重、負面而且怵目驚心的事情,但其實並不完全如此。我們可以先來看看太空迷對於整場試飛的反應。


從結果來看,SN8 試飛的確實可說是功虧一簣。但這整趟飛行中,火箭的絕大部分都完美運作,這就已經遠超人們原本的想像。從上面的影片中我們也可以到,即使火箭最終炸成一團火球,人們也都只在短暫的小小失落之後再次變得歡欣鼓舞。這不是幸災樂禍,而是因為他們知道,SpaceX 正在挑戰史上從來沒有人做過的事,而挑戰未知、追尋突破的過程中,往往都是充滿失敗和挫折。SN8 雖然沒有降落成功,但這趟飛行中收集的數據,將幫助 SpaceX 繼續改良與完善 Starship 的設計。

火箭爆炸對 SpaceX 來說可是家常便飯(誤)。過去十年間,為了開發出可重複使用的獵鷹九號火箭,SpaceX 炸掉的火箭不計其數,但也多虧了這些大膽的嘗試,如今獵鷹九號的降落已經像吃飯喝水般平常。這些火箭爆炸的影片,也成為了挑戰與創新之路上鮮明的印記。


4. 其他事蹟

除了上述三個領域的重要突破之外,SpaceX 今年仍有不少值得一說的成就。
首先,SpaceX 今年共進行了 26 次發射,平均下來每個月超過兩次,而且全部成功。不僅再次創下公司內的紀錄,更包辦了全世界近四分之一的火箭發射量。而在這 26 次發射中,有 21 次都是使用過去曾用過的第一節火箭。而且這些火箭不只是重複使用一兩次而已,而是多半都重複使用了 4、5 次,甚至最高紀錄保持者:B1049 與 B1051 這兩根第一節火箭已經七進七出近地空間。雖然重複使用這些火箭具體可以節省多少成本仍未有一個明確的答案,但可以看到「重複使用火箭」的想法已經展現了相當的可行性。
再者,SpaceX 今年其他的發射任務也值得一提。筆者自己覺得比較有意思的是 CRS-21,第一次使用了 Cargo Dragon 2,也就是貨運版本的 Dragon 2 太空船。相關的報導可以看這篇。他們也幫 NASA 發射了哨兵六號衛星,測量全球地表與海洋的高度變化。以及幫美國空軍發射了第三代 GPS 衛星,提供更好的全球定位服務。

總而言之,在這疫情肆虐的一年,SpaceX 仍帶給世界多項重大的突破,期待未來他們能夠繼續帶給我們更多的驚喜,並在有朝一日讓人類成為跨行星物種。

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