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马斯克最强火箭即将上天!研究4年,多次爆炸,要将人类送上火星

时间:2023-05-14 22:56:51 | 浏览:685

作者|ff来源|极果编辑部马斯克的终极星际大杀器“星舰”,即将迎来首飞!这个“疯子”在2017年提出星舰计划,这是一项推动人类前往火星和月球,以及在地球轨道上实现太空旅行的疯狂计划。既是上天,就涉及到“交通工具”,SpaceX星舰由此诞生。

作者|ff

来源|极果编辑部

马斯克的终极星际大杀器“星舰”,即将迎来首飞!

这个“疯子”在2017年提出星舰计划,这是一项推动人类前往火星和月球,以及在地球轨道上实现太空旅行的疯狂计划。

既是上天,就涉及到“交通工具”,SpaceX星舰由此诞生。在历经整整4年的各种测试、点火、试飞后,星舰终于到了第一次完全组合体发射。

然而,原定的4月10日发射时间最后被“鸽”,在网友不断催促下,马斯克终于模糊表态,说会在4月份的第三个周末(15-16日)首飞。由于有前车之鉴,很多人这次也没有把马斯克的话当真。

但继马斯克后,SpaceX官方也发推声明:星舰已在星舰基地完全堆叠,测试团队正致力于下周湿彩排,约一周后将进行星舰首次综合性试飞,正等待监管部门的批准。

此前专业航天媒体NSF的Alex也爆料称,SpaceX将在本周六完成发射准备审查后,直接进入发射环节。这些消息综合起来,都透露出一个讯息:星舰已经做好准备,就差FAA发射许可证。而据消息人士透露,这两天应该就会下发该许可。

按照时间来推断,最早和最有可能的就是下周一(4月17日)。

而实施星舰首飞任务的博卡奇卡封路通知也已发布,封路首选日期为4月17日,备选日期为18日和19日。这次星舰将进行轨道级飞行测试(OFT),目标是低地轨道(LEO),尝试绕地球飞行一圈,最后在夏威夷附近的太平洋上海上着陆。

如果成功的话,那意味着人类离月球生活就又进了一小步。这也让人愈发好奇,这个“交通工具”究竟可不可靠。

简单来讲,星舰是由上级“星际飞船”和下级“超级重型助推器”组成的两级火箭,其结构类似于普通的火箭,但尺寸要大得多。 完全堆叠时,高度达120米(大约40层楼),堪称史上最高火箭。

其中星际飞船是执行各种太空任务的载具,它配备3台海平面版猛禽发动机和3台真空版猛禽发动机。而助推器是用来将星际飞船送入轨道,它底部多达33台第二代海平面版猛禽发动机,能提供超7200吨的推力。

在助推器助力下,星际飞船能够搭载100多吨的货物或者100多名乘客送往地球轨道、月球、火星甚至更远的深空。

这段长旅途也对燃料提出了要求,最后一种新型的液态甲烷成为最佳推进剂。与传统的液氧煤油或液氧氢相比,液态甲烷更加的环保、高效和便捷。

除了燃料,星舰的降落方式也很新颖,它未采用传统伞降回收方式,而是直接垂直降落,这样就不用额外增加其它重量,同时定点着陆也能减少对地形的要求。想法是好的,但实施起来困难不少,比如精准控制轨迹和减速等。

先说轨迹控制,它是装备了四个可移动的翼面结构,这些翼面结构能根据飞行状态自动调节角度,以保持飞船的稳定性和可操纵性。

至于减速,最终星舰下落时采用一种“肚皮朝下”的姿态,在高速下降时将自身的底部朝向飞行方向,充分利用空气阻力“反推”减速。

而得益于材料的可靠性和降落方式等各种因素,理想状态下,星舰将是一种完全可重复使用的运输系统。在马斯克的设想中,星舰一天可以发射3次,向火星运送百万吨物资。

要想实现这一愿想,摆在眼前的第一步就是星舰要能发射上去。而过去几年,星舰测试计划可谓命途多舛,先是Mk1、SN1和SN3三台原型机均未通过低温验证测试。

SN2倒是通过了低温测试,但该原型机不符合飞行条件。经过不断改进后,SN4走到了点火这一步,并顺利完成了4次静态点火测试,可惜第5次静态点火后它炸了...还没上天呢,就壮烈牺牲。没办法,只有靠SN5来挽尊。

好在SN5多次静态点火无误后,终于能执行首次单引擎低空飞,最后它不负众望,点火后缓缓升空飞到150米高度。在空中飞行大约一分钟后,SN5缓缓降落在附近地面上。

SN5升空▲

虽然这只能算一次“短途”尝试之旅,但也代表着星舰原型机第一次成功升空。试验成功后,马斯克在Twitter上表达了自己的喜悦之情,看来我们离殖民火星又近了一步。

同年年底,星舰SN8在得克萨斯州进行了首次高空试飞。试飞中,SN8成功达到约12.5公里高度(12500米),这次飞的更高了,但意外来了:落地瞬间发生了爆炸。

SN8落地瞬间爆炸▲

之后的星舰SN9、星舰SN10、星舰SN11在试飞着陆时都是历经坎坷,“炸了又炸”,到星舰SN15试飞时终于平稳落地。至此,星舰原型机在不断坎坷中艰难完成了亚轨道试飞。之后也多次完成了亚轨飞行测试,并成功摸索出可控飞行方法。

SN15完美着陆▲

星舰团队还多次测试了越来越复杂的静态点火,实现31台猛禽发动机的全程点火测试——这是航天史上同时点火最多的火箭发动机。根据早期计划,星舰今年完成首次轨道试飞,来验证整体性能和可靠性,为后续太空任务打下基础。

前面说了,星舰并非是“一次性用品”,它能重复利用,将源源不断的人和货物带网火星并建立基地。而这也将付出巨大的发射成本。对此马斯克曾表示过,单次发射成本仅约200万美元,这几乎是目前猎鹰9号发射成本的1/10不到。

对应其100吨的低轨道运载能力,可以将每公斤有效载荷发射入轨成本降低到惊人的10美元。

按现有计划,星舰还能在太空完成中途添加燃料的工作。这使得星舰可以少装燃料多装人/货。燃料不够时在太空与能源星舰对接补充燃料。可以说全方位节约成本了。

这也让很多人在期待星舰首飞,但马斯克曾说过,首次发射基本上属于是抛硬币的玩法,成功概率约为50%。怎么说呢,没有人会想故意失败,一旦决定发射星舰,最终成不成功不知道,但一定已经尽力了。

但前期没法保证百分百成功,怕大众期望值太高,所以只预估一半的机率。就像重型猎鹰发射前,马斯克也说了同样的话,什么50%啦,不炸在发射台上就是成功啦。基本上这就是属于一种流程式的预防性挽尊,降低期望用的。

马斯克曾表示,他希望在本世纪内建造至少1000艘星舰,祝他早日实现吧。当然,这眼前的就是星舰首飞顺利。

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