任念东：马斯克“炸火箭”，什么水平的操作

1月19日， SpaceX公司完成了为NASA提供近地轨道载人服务的最后一项测试——“飞行中发射中止测试” ，用一枚真实的猎鹰9火箭将“载人龙”飞船发射升空，并在途中模拟发射失败的宇航员救生场景。

这个测试有什么用？这还得从空气说起。在飞船发射过程中，高速流动的空气会对飞船产生阻力，这个阻力大致可以用一个公式来表示：

式子中，阻力因子C和面积S都是常数，影响阻力的只有空气密度ρ和速度V 。随着火箭加速， V当然是持续增加的，但是同样随着高度的提升，空气密度ρ又会下降。因此在火箭穿越大气层的过程中，会出现一个阻力最大的点——最大动压点，也叫“max-Q” 。

在上面这张图里，红线是速度，蓝线是空气密度，绿线就是动压，能看到绿线有且仅有一个峰值。那么，如果在这个最大动压点附近飞船能够安全救生，那么在其他阻力更小的情况下救生应该也能做到。 SpaceX和以前的测试有什么不同？在NASA的传统中，新飞船需要进行实际的飞行逃逸测试，不过传统上是用较小的火箭搭载发射。这种传统可以追溯到美国最初的载人航天计划“水星”中。

用于“水星”飞船逃逸测试的“Little Joe”火箭在阿波罗计划中，上升段逃逸测试用的火箭升级为“Little Joe II” 。在阿波罗计划的第三次飞行逃逸测试（A-003）中，由于故障，火箭陷入了不可控的旋转中，最终在低空解体。而逃逸系统成功将阿波罗飞船的模拟返回舱在火箭爆炸时“拽”了出来，生动直观地体现了系统设计的可靠性。 “阿波罗上升逃逸测试” 最近的一次上升段逃逸测试，是2019年7月2日进行的“猎户座”飞船逃逸试验Ascent Abort-2 ，采用的助推火箭则是“和平卫士”洲际导弹的固体一级发动机SR118 。 “猎户座飞船逃逸测试” 不过，与SpaceX的测试相比，细心的读者朋友应该发现了些许不同。 “猎户座”飞船逃逸发动机点火时，助推火箭并没有停止燃烧，而是在飞出画面前持续工作：

而根据SpaceX公布的遥测画面来看，在“载人龙”飞船的发动机点火后，运载火箭的发动机就关机了。

根据NASA局长布里登斯廷在测试后的发言，逃逸过程中的最大过载是3.5g左右。 “这令人印象深刻。 ”他说， “本以为（逃逸过程）会很粗暴，但数据并非如此…这给了宇航员信心，如果我们不得不启动逃逸程序，乘坐体验不会那么糟糕。 ” 3.5g是什么概念呢，是前一阵子出现故障的波音“星际客机”飞船的发射过载上限。也就是说， “载人龙”飞船在最大动压点附近的逃逸加速度，近似于载人发射的正常加速度。作为对比，阿波罗飞船和联盟飞船的逃逸过载都在10g水平， “猎户座”飞船的逃逸塔也继承这种优良传统， “跑赢”了还在工作的固体火箭助推器。产生这种差异的根本，还是在于飞船选择的逃逸方式不同。飞船的逃逸方式有哪些？总的说来，在发射阶段采用的逃逸方式主要有弹射座椅逃逸、逃逸塔逃逸和推式逃逸三种。弹射座椅逃逸主要用于早期载人飞船，以及美苏两国的航天飞机。由于只能在发射的前几十秒保护成员，现在已经基本被淘汰。