北京時間 2020 年 1 月 19 日 23 時 30 分，SpaceX 公司的獵鷹 9 火箭在肯尼迪航天中心發射升空，隨后成功進行了“載人版”龍船在空中的逃逸試驗。

　　據悉，獵鷹 9 火箭升空 84 秒左右，飛行高度 19 公里，速度大約 2.3 馬赫時，火箭頂部的飛船啟動自身的 8 臺逃逸發動機，把飛船推離火箭。隨后，火箭在強大的氣動壓力下發生解體爆炸，墜入大西洋中。

　　本次試驗的目的是，模擬火箭在飛行過程中出現意外，飛船緊急啟動發動機脫離火箭的情形。如果簡單用一句話來概括，馬斯克用用一枚火箭的代價，完成龍載人版龍飛船逃逸系統的測試。

　　對此，知乎太空問題優秀回答者“太空精釀”對發射逃逸系統進行了詳細解讀，騰訊科技稍作整理。

　　一、為什么要測試發射逃逸系統？

　　載人航天，是航天技術中最閃亮的一顆明星。由于人類的存在，且人類自身血肉之軀極其脆弱，使得載人航天需要大量復雜技術確保人類的安全，例如需要特定的火箭、發射場、載人飛船、著陸場系統等，整體成本和技術復雜度陡增。因而，全世界僅有俄羅斯、美國和中國三個國家可以做到。

中國的長征 2F 是唯一的載人航天火箭，最典型特點是頂部的火箭逃逸系統（逃逸塔）

　　在載人航天工程的核心技術中，發射逃逸系統無疑是最重要的技術之一。一枚載人火箭，往往僅需 10 分鐘左右就能將宇航員送入太空。從宇航員進入火箭頂部的載人飛船，直到進入太空過程，必須保證一旦發生緊急情況宇航員能迅速逃離火箭，發射逃逸系統成為他們求生的唯一可能。

　　因而，任何一款載人飛船和火箭，都必須經過極其嚴格的發射逃逸系統測試。

　　二、發射逃逸系統要求有多高？

　　火箭的本質是一枚可控燃燒的超級炸藥。推進劑往往極度易燃、能量密度高、且占據了火箭整體質量的 90% 左右，這意味著它一旦發生危險后果不堪設想。例如蘇聯曾經的 N1 登月火箭重達 3000 噸級別，連續 4 次在發射期間爆炸，也都進入人類有記錄的人工爆炸（非核）能量排行榜中。最終這個火箭任務宣告失敗，也宣告了蘇聯登月夢想的破滅。

印度在 2018 年進行了本國載人航天計劃的逃逸系統測試

　　當爆炸發生時，逃逸系統必須第一時間迅速工作，將宇航員盡可能安全帶離火箭。但與此同時，又必須保證加速度不能太大，否則會對宇航員造成永久傷害，甚至死亡。既要控制好速度，又要控制好方向，難度很大。

　　例如，1983 年的聯盟T-10-1 任務時就啟用了逃逸系統，但是造成了最高達 16 倍的超重，對宇航員身體造成了極大影響。這相當于讓一個人駕駛著時速 600 多千米的汽車在 1 秒內完全剎車造成的沖擊力！

　　三、發射逃逸系統有哪些方式？

　　從技術上講，目前主要有兩類發射逃逸系統。

　　1. 逃逸塔或推進逃逸系統

　　逃逸塔是目前最為成熟的逃逸方式，它的設計原理簡單有效：采用超級強力固體燃料發動機，逃逸塔安裝在火箭頂部、緊連載人飛船，當發生危險時迅速啟動工作帶著飛船逃離火箭。如果發射期間并未發生危險便會主動脫離。

　　這是世界載人飛船最主流的逃逸系統設計方式。美國的水星飛船、阿波羅飛船、獵戶座飛船，蘇聯/俄羅斯的上升號飛船、聯盟飛船，中國的神舟飛船，印度在研的軌道飛行器，都采用這種方式。

　　進入新世紀后，尤其是美國商業航天公司給出了另一種類似方案，不同之處在于他們采取逃逸動力系統在飛船本身或飛船底部服務艙的方式。美國 SpaceX 的龍 2 飛船，波音的 CST-100 Starliner 和藍色起源的新謝帕德飛船，都是如此。

　　例如龍 2 飛船采取了可重復使用發動機和液體燃料，使得這一套逃逸系統能像飛船一樣實現重復使用。

　　2. 彈射方式

　　顧名思義，這種方式將宇航員彈射出飛船，宇航員再進行跳傘逃生。它的好處在于能實現起飛和降落時都能保護宇航員。但壞處也顯而易見：風險太大。

　　因而，這種技術只有在航天技術尚未成熟階段使用過。典型案例是蘇聯東方號飛船，加加林和瓦蓮京娜就是靠它分別成為了世界首位男性宇航員和女性宇航員，但他們最后返回地球時需要被彈射出去自行跳傘。

　　當時為了爭取世界首位，面臨的風險是現在無法想象的。

　　美國雙子座飛船也設計成彈射方式，不過這是由于火箭特點和原計劃的返回技術特點（滑翔翼返回）導致的。即便原定返回方式最終被取消，但蘇美登月競賽背景下時間已經不允許重新設計逃逸塔方案，因而雙子座在這種情況下進行了 12 次任務，也培養出了全部的阿波羅登月宇航員。

　　但總體上，這種技術并不成熟。航天飛機在設計早期也采取了這種方案，挑戰者號爆炸事故后也考慮過重新恢復這個方案，但最后依然作罷。航天飛機上一般載有 7 名宇航員，進出通道不可能允許這么多人同時彈出，這也是航天飛機的硬傷之一。

　　四、發射逃逸系統需要怎么測試？

　　除了常規的發動機測試之外，全系統測試主要有兩步。

　　1. 靜止狀態測試。模擬火箭依然停留在發射臺上場景，一旦發生危險后，系統緊急啟動將飛船帶離發射平臺，最終安全降落。這一步需要反復測試，例如 SpaceX 早在 2015 年就利用龍 2 飛船進行過測試。2019 年初，龍 2 飛船首飛返回地球后也進行過一次發動機測試，不過那次由于發動機問題導致爆炸事故，因而 1 月 18 日的測試采用的是一艘新飛船。

　　2. 飛行狀態測試。此時火箭已在飛行過程中，模擬緊急情況，逃逸系統迅速啟動帶著飛船逃離，這也是 1 月 18 日測試時的場景。由于這種測試一般需要使用火箭運載，極其昂貴，往往以質取勝。

　　五、本次測試亮點在哪里？

　　龍飛船已經進行了多次發動機點火實驗和靜止狀態啟動測試，本次即為飛行狀態下測試。在測試時間節點方面，龍 2 飛船選擇了火箭發射過程中受力狀態最復雜的時刻：最大動壓點。

　　在最大動壓點，火箭整體將受到巨大沖擊。由于火箭發射后初始階段依然處在稠密大氣區域，火箭會受到強烈的大氣阻力，或動壓，它與火箭速度和大氣密度成正比。雖然火箭飛行過程中速度逐漸變大時空氣密度逐漸降低，但有一個時間點動壓達到極大值，對于獵鷹 9 號火箭而言這個點往往在發射后 78 秒前后、高度為 13 千米左右。

　　可以說，這是火箭發射后最危險的時刻，選擇這個時間點測試，因此成功是相當有說服力的。

　　六、火箭還能回收么？

　　獵鷹系列火箭最為出名的便是回收復用技術，但這往往需要火箭首先做到第一級和第二級分離，時間點在發射后 170 秒前后。

　　對于火箭整體而言，決定氣動性能的核心在于頂部，這也是頂部頭錐往往被叫做整流罩的原因，即便有逃逸塔也會做成尖尖的形狀。龍 2 飛船并不需要額外的整流罩保護，因為它本身的外形就起到了整流罩效果。

　　但此次飛船分離發生在遠早于火箭一級和二級分離的時刻，且此時為火箭承受最大氣動影響的時刻。飛船一旦離開后，火箭整體將會遭受巨大擾動，很有可能在空中迅速解體，抑或是 SpaceX 啟動自毀程序，盡力減少整枚火箭的潛在危險。

　　不過也不必擔心浪費，SpaceX 目前的一大問題在于回收的火箭太多、倉庫放不下了，趁這個機會清理一下庫存，并不是壞事。就以這次測試中將要使用的這枚一級火箭來說，它完成過 3 次航天發射，這回已經是第 4 次出征了。

　　這次測試完全成功后，龍 2 飛船將會獲得最終的載人前往國際空間站飛行資格。對于 NASA 來說，這意味著自 2011 年航天飛機退役以來，美國將重新獲得從美國本土發射宇航員進入太空的能力。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的一文读懂马斯克刚刚测试的太空逃逸：仅三个国家能做到的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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