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马斯克又赢麻了,火星旅游指日可待?

IP属地 北京 编辑:陈阳 BusinessCars 时间:2024-10-19 17:18:08

导语

导语:或许,有生之年真的能等到火星移民的这一天。

当造车新势力还在研究冰箱彩电大沙发,车里要不要煮火锅的时候,特斯拉创始人马斯克的火星移民计划在最近迈出了重要一步。

10月13日,马斯克旗下另外一家公司太空探索技术公司SpaceX开始了“星舰”(Starship)进行第五次轨道试飞,并首次成功验证“筷子夹火箭”技术。

画面十分震撼,宛如一栋30层高楼的火箭第一级助推器“超级重型”(Super Heavy)从天而降返回地面时,通过发射塔的两个机械臂在半空中将其捕获回收。

筷子成功夹住火箭既标志着SpaceX完成了外界认为不可能的任务。美国宇航局局长比尔 · 尼尔森,也在第一时间为 SpaceX 送去掌声,并开始畅享未来的重返月球,以及更远的征服火星。

国内舆论同样一片震惊,这次不仅仅是5毛党弹冠相庆,重要的是有一批顶尖科学家也发出了感慨,70万航天人更是认识到了差距。

前中国航天科工集团火箭技术有限公司市场部部长曹梦,对此感叹到:“太厉害了......”

蓝箭航天朱雀三号火箭型号副总工程师董锴形容,星舰新一轮发射“有点像大航海时代,当麦哲伦完成环球航行,人们终于确信地球是圆的”。

相比于外界的激动,马斯克只是在推特上云淡风轻地发了一条帖子:“Good morning”,这下还真让给装到了。

国际舆论能够如此统一只能说马斯克的操作真的喷不了。

世界上最大的火箭

星舰系统主要分为两级:第一级,底部的超重型助推器(Super Heavy),它的目标是反复发射将星舰飞船送入轨道;第二级,顶部的星舰航天器(Starship),这个是人类前往火星要坐的。

这次“筷子”夹住的是超重型助推器,星舰则是受控溅落在印度洋。在这一次成功试飞前,马斯克还飞了好几次,基本都是在放烟花。

2023年4月首次试飞时,火箭在第一、二级分离前爆炸。

2023年11月第二次试飞时,火箭第一、二级成功分离,但随后助推器和飞船先后爆炸。

2024年3月第三次试飞时,火箭第一、二级成功分离,但助推器在尝试着陆点火后意外解体,飞船再入大气层时失联。

2024年6月第四次试飞时,火箭第一、二级成功分离,并分别按计划落入墨西哥湾和印度洋。

直到这一次,马斯克看到了胜利的曙光。尽管国内很多吃瓜群众经常嘲笑马斯克放烟花,但人家在爆炸中飞速成长,而且SpaceX最初的设想便是,计划用一系列的原型测试来逐步改进星舰,最终到达设计目标。

这很像一种互联网产品迭代的思维,按照SpaceX设想,用于星舰测试的“测试机”可能将多达几十多个,而它们中的大多数都将在各种各样的测试中损毁。

特斯拉可以OTA,星舰就只能炸了。

从节奏上来看,一年半的时间里一共试飞了5次,放在国内严苛的环境下几乎不可想象。

10月13日当天,Space X更是报复性发射,24小时内连发3次一共四枚火箭,包含一枚星舰、一枚重型猎鹰和两枚猎鹰9号,重型猎鹰的三枚助推器均不回收,猎鹰9号的B1080-11和B1071-19回收成功。

自媒体视频都还没来得及剪,新火箭就又要上天了。

星舰的胜利主要体现在几个方面,首先就是规模,这个火箭真的太大了,已经超越土星5号成为目前世界上最大的运载火箭。

星舰系统全长120米,起飞质量为5000吨,起飞推力7400吨,且两级均可重复使用。其运载能力为100吨,可将100人送往月球、火星或其他遥远目的地,甚至能绕地球飞行。

对比一下国内,2024年9月11日12时,产自浙江的朱雀三号VTVL-1可重复使用垂直起降回收试验箭,在酒泉卫星发射中心·蓝箭航天液氧甲烷火箭发射工位,圆满完成十公里级垂直起降返回飞行试验。

箭体直径3.35米,长度18.3米,回收支腿展开直径11.6米,VTVL-1试验箭起飞质量约50.3吨,全箭最大起飞质量可达68吨,也是目前国内起飞规模最大的垂直起降试验箭。

而国内近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭长征5号B,全箭总长53.7米,起飞重量837.5吨,近地轨道运载能力大于22吨。还未首飞的长征九号近地运载能力虽然高达140吨,但在今年年底才会正式立项,首飞至少要等到2032年。

火箭回收

把这么大的火箭射上天本来就很困难,完好回收又成为了另外一大难点。

在此之前,SpaceX已经通过猎鹰9号火箭(Falcon 9)的助推器回收技术大幅降低了发射成本。传统的猎鹰9号回收主要依赖着陆腿缓冲,在火箭减速后,利用反向推力发动机,使火箭垂直降落在海上平台或陆地上。

但星舰涉及的超级重型助推器比猎鹰9号大得多,传统的海上平台回收方式已无法适用。由此,SpaceX着手寻找新的解决方案,这才有了“筷子夹火箭”。

这个“筷子”其实是发射塔的两个巨大的机械臂,叫mechazilla,机械哥斯拉。机械臂单个长36米、高18米,通过塔底的超大型绞车系统驱动,可以在塔架的轨道上下移动,通过液压油缸的伸缩带动机械臂的打开与合拢。

此外,机械臂还搭载了液压缓冲机构以保持稳定,用以承担并分散回收飞船时的冲击力。前端距勤务塔固定处约34.8米,接驳台面长约20米,以适应降落位置的偏差。

值得注意的是这次的超重型助推器回收精度已经不超过0.5cm,从直播画面上看,说是“千里穿针”也毫不夸张。

整个“筷子夹火箭”的流程就是,“星舰”助推器在着陆的最后阶段、距离地面约2000米时,同时启动13台发动机制动减速,这些发动机具备“万向推力”能力,即喷嘴可以旋转调节方向,以控制助推器姿态和飞行轨迹。

离地面800米时,助推器关闭6台发动机,凭借剩余3台发动机使其保持垂直状态。离地面65米时,只保留1台发动机。

马斯克对星舰火箭的最终理想是——让火箭像民航飞机一样重复使用,着陆后仅需简单检查,即可重新加注推进剂并再次发射,一天内可执行两次甚至更多次发射。实现这一愿景的前提,是要尽可能地降低发射成本。

以前人类进入空间的能力,以近地轨道为例,常态化运载能力大概就是20吨级,而星舰直接提高到了200吨级。对于进入空间载荷单位质量的发射成本,在没有猎鹰9号之前大概是3万到5万美元/公斤,猎鹰9号将其降到了2000到5000美元/公斤,然后星舰进一步降低到200至400美元/公斤。

以很高的成本去确保每一次的发射成功并不是可持续的,对于失败的宽容更有助于打磨更具有经济效益和市场价值的产品。

从这个角度看,马斯克之前放的烟花都值了。

另外,马斯克的星舰舰体材料居然是304L不锈钢,这让国内一大堆研究航天材料的项目瑟瑟发抖。具体为奥托昆普的3.6mm 304L不锈钢,属于普通市售的冷轧不锈钢,每公斤售价约3美元,基本上和家用食品级的304不锈钢类似。

当然,星舰也应用了301系列不锈钢,以及SpaceX自研的30X不锈钢。特别是自己的30X不锈钢,每公斤价格只比304L贵一点,差不多是4美元。

不得不承认,把这么一堆不锈钢发上天再收回来也算得上一种别样的暴力美学,加州版的手工耿PLUS。

官方一点的话术评价星舰试射,就是该试验任务取得了全面的成功,验证了超重助推级筷子回收的可行性,以及星舰飞船级精准软着陆能力。超重-星舰向完全、快速可重复使用推进,同时为其工程化应用奠定了基础。

隶属于中国航天系统科学与工程研究院的杂志中国航天在评价文章中,还加上了这么一句,随着超重-星舰可重复使用技术的成熟,在“火箭货运”项目下,或将为军方提供全球点对点运输投送能力。

从星链到星舰,马斯克越来越有硅谷钢铁侠的味道了。接下来,按照马斯克和 SpaceX 的计划,将在占地超过 100 万平方英尺的星舰工厂里,把原先分散建造的火箭各部分整合建造,像特斯拉生产线一样批量生产星舰。

或许,有生之年真的能等到火星移民的这一天。

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