环球观速讯丨马斯克的星舰真要成了,你我都可以上太空度假

时间:2023-04-21 22:55:27       来源:搜狐号-IT之家

昨晚(4 月 20 日)21:34,SpaceX 进行了星舰第 2 次发射尝试,这也是星舰的首次试飞。

SpaceX 星舰是有史以来最强大的火箭,全长 120 米,配备了 33 台“猛禽”发动机,旨在 低成本的将宇航员送往月球、火星及更远的地方


(相关资料图)

发射之后虽然组合体(火箭 B7 与飞船 S24)头两分钟内飞在指定的路线上,但途中出现了 6 台猛禽发动机熄火,之后火箭姿态失控,最终星舰首飞任务在起飞后3 分 50 秒以爆炸解体告终

SpaceX 称,星舰的试飞还不够令人满意,星舰飞船发生了非计划内的解体。团队将继续审查数据并为下一次飞行测试努力。

虽然发射失败了,但是马斯克却没有气馁 ,还发推祝贺 SpaceX 团队: 完成了令人兴奋的星舰发射测试为几个月后的下一次发射测试学到了很多东西

虽然 SpaceX 星舰最终还是解体了,但是 SpaceX 团队依然欢欣鼓舞,因为这次发射证明星舰能够突破 MAX-Q,成功顶住了火箭超音速飞行时达到的最大动压。

一般来说,火箭飞行过程中不断加速,空气阻力也增大,但空气逐渐稀薄,中间会有一个动压的极值点,叫做 MAX-Q,此时的火箭受力状态最复杂,发射后达到最大动压时发生事故的概率也是最大的。

按计划,本次发射没有载荷,仅为验证技术的实验性发射。在星舰发射约 8 分钟后,其助推器将坠入墨西哥湾。而飞船仓将继续飞行,直至达到约 150 英里(约 240 公里)的高度,绕地球飞行一段时间后,再次进入大气层,降落在海上后再重新收回。

星舰由两个部分组成:第一级超重火箭(Super Heavy)和第二级星舰飞船(Starship)。超重火箭可以提供约 7200 吨的推力,携带星舰飞船突破大气层,然后返回地面垂直着陆。

总的来看, SpaceX 星舰主要具备三个技术亮点:

一・发动机及其燃料

星舰使用液氧和液态甲烷作为推进剂,这种推进剂具有高效、环保和可再生的优点。液氧和液态甲烷都可以在地球上和火星上制造,为星舰提供往返两个星球的能源。

星舰配备了多达 33 台猛禽发动机(Raptor),其中一部分用于大气内飞行,一部分用于真空环境飞行。猛禽发动机是世界上最先进的火箭发动机之一,采用全流体注入器和双膨胀循环技术,具有高比冲和高推重比的优势。

二・结构材料

星舰采用不锈钢作为主要结构材料,这种材料具有耐高温、耐低温、强度高、成本低等优点。

在低温环境下,不锈钢的强度会大幅上升,是室温的两倍。同时不锈钢成本每公斤仅 4 美元,价格只有常用的碳纤维和铝锂合金等材料的零头。

另外,星舰的外壳上还覆盖了一层陶瓷隔热瓦,用于保护星舰在大气层中重新进入时不被烧毁。

本次发射中,星舰在空中姿态失控后还尝试空中转圈来调整姿态,虽然最后还是解体了,但是说明不锈钢材料刚性是没有问题的。

三・发射成本

星舰飞船理论上可以搭载 100 多吨的有效载荷,包括人员、货物、卫星等,并能在太空中进行加油和修理。

另外,猛禽发动机使用的液氧和液态甲烷的价格也远低于其他火箭使用的燃烧剂更加便宜。

根据马斯克透露的数据,星际飞船火箭的单次发射成本仅约 200 万美元(IT之家备注:当前约 1378 万元人民币)。

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(约合人民币 68 元),拥有彻底改变航天产业的潜力。

如果星舰技术成熟,将能够直接打造一个廉价航天的时代,引发商业航天的浪潮。

全球廉价航天市场目前依然是蓝海,现在太空发射成本依然过高,即使是最便宜的俄罗斯航天,每公斤发射成本也要 5800 美元(约合 4 万元人民币),是星舰每公斤成本的 580 倍。如果马斯克的 SpaceX 星舰成功,太空旅行的成本可能降低到普通人都能承受的价位。

根据马斯克的说法,本次 SpaceX 星舰的轨道任务基本上属于是抛硬币的玩法,这架价值 30 亿美元(当前约 206.7 亿元人民币)的飞船只有 50% 的首飞成功率

航空航天领域博主 @太空僧表示,本次发射失利的可能原因在于,发射后至少 3 台没有正常工作,升空后又有 3 台陆续失效,导致推力不足

另外,发射 30 秒时疑似有一个液压动力单元掉落,可能导致姿控系统出现故障

除此之外, SpaceX 星舰采用 多台发动机并联提供动力的设计,或许是失败的根本原因。大量发动机相互紧靠着工作,在恶劣的环境下很容易发生故障,从而导致火箭的可靠性出现问题。

前苏联曾在上个世纪研发过 N-1 重型火箭用于登月计划。该火箭的结构与星舰类似,采用 30 台 NK-15 发动机并联驱动的设计。

按照前苏联当初的设计,一旦其中某台发动机失效,可以通过关闭对称发动机的方法进行处理,从而保证火箭的动力均匀。

但受制于当时的电子设备性能和火箭技术成熟度,N-1 火箭的 4 次发射都宣告失败。最终前苏联也放弃了登月计划。

在本次 SpaceX 星舰发射过程中,多达 6 台发动机未能正常工作,这也证明星舰仍没有解决火箭并联发动机数量太多带来的可靠性问题。

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