为什么spacex的星舰要用不锈钢?
spacex的星舰采用不锈钢外型材质设计的原因,这个最主要的还是需要考虑耐高温,毕竟来说,在它发射的过程中,与大气层摩擦会产生很高的温度,只有不锈钢能够起到更好的耐高温的效果,所以使用的是不锈钢材质
一般来说,常规钢是一种集中的立方体结构,它将变得像玻璃一样易碎,并会被锤子轻轻敲碎,这是普通机身无法用于航空航天的主要原因。然而,铝合金是不同的。铝合金具有以表面为中心的立方结构。马斯克曾吹嘘“星际飞船”不需要隔热砖就能重新进入大气层。只有依靠不锈钢机身和“排汗技术”,才能承受高温。
到达目的地后,在基地建立之前,外星星际飞船被用作起居室和宇航员避难所,因为它只是以这个起居室的形式设计的,对宇航员的生活和生活非常方便。马斯克将“星际飞船”S20和“超重型”B4组合在一起,最终“组合”并以12米的高度获得了人类历史上最高的火箭金牌,打破了“土星”5号望远镜的世界纪录。
作为一名材料工人,我告诉你事实并非如此。马斯克用不锈钢制造星际飞船,不仅更安全,而且为未来星际旅行的营销铺平了道路。甲板是船舶的独特结构,用于划分船舶内部空间,将其水平划分为不同的功能层,并提供一个区域来组织多个展位和安装多个设备。
你一定还发现了S20“星际飞船”的一个重大变化,也就是说,它不再是明亮的不锈钢条纹的自然颜色,而是“变黑了”。表面用绝缘的黑色蜂窝状瓷砖粘在一起,就像在“星际飞船”上加上了一个盾牌和盔甲。这终于是一部小科幻小说了。目前,复合材料一般采用铝合金(镁铝合金和锂铝合金)和碳纤维。骨架结构材料一般采用铝合金,加固材料采用碳纤维。碳纤维被树脂浸透后被包裹在铝合金外壳外,高强度的碳纤维用于增加火箭强度或空间结构。
服气。
马斯克的梦想是打造一枚巨大的火箭和飞船,要用它去殖民火星。这个梦想到底能不能实现另说,但SpaceX公司确确实实是在试着建造去火星的“星舰(StarShip)”飞船,它的直径达9米,高度超过40层楼。星舰设计为两级,其中一级火箭高达70米,由31台“猛禽”液氧甲烷发动机推进;二级飞船也有50米高,配备6台猛禽发动机,是名副其实的超重型火箭。
俗话说“饭要一口口吃”,钢铁侠马斯克自然也明白这个道理,在NASA的巨额订单和科研人员的支持下,他首先用不锈钢做出了第二级飞船的模型。在经过四次失败之后,马斯克的“大铁桶”成功完成了150米的惊人一跳。
2020年8月5日,SpaceX的一个锃亮的不锈钢桶在一台猛禽发动机的推动下,完成了总共1分钟的飞行试验。
细心的朋友立刻注意到,这个巨大不锈钢圆桶的发动机似乎装歪了,并且它的顶端还安装了一个四方形的铁盒子。这究竟是怎么回事呢?
按照设计,在这个直径8米的实验装置下面本应该安装三台猛禽发动机,由于实验只要求它能飞起来,因此撤掉了两台,剩下的一台就没有安装在中心位置。
装置顶端的巨大铁盒子里边也并不是什么高精尖的设备,它只是一个重达25吨的配重块。这个一人多高的大家伙在发射场被临时安装在火箭上面。
下边撤了两台发动机,上面又加一个配重,马斯克到底唱的是哪一出呢?
其实SpaceX就是要证明这东西能起飞,并且能平稳地降落下来。马斯克认为,未来无论是去火星还是飞到月球,降落下去之后能再次起飞很重要,否则就真成了“单程票”,上去的宇航员一去不复返,生意就玩砸了。
猛禽是一款液氧甲烷发动机,之所以选甲烷而不用液氢或煤油,是因为有研究表明火星上存在有大量的甲烷,以后去火星添加燃料比较方便。
但猛禽发动机还没有完全成熟,它的推力控制还存在不小的问题。也就是说SpaceX现在还不能随心所欲地控制它的推力大小,你只要一点火,它就会飞到很高的地方。所以在试验中,SpaceX把三台发动机减为一台,让它斜着推这个大铁桶。
尽管燃料不值多少钱,但鉴于之前星舰在试飞时炸了好几次,为了预防万一并减小损失,燃料箱里只加了很少的推进剂,这样大铁桶就变得更轻。这对于推力达200吨的猛禽发动机来说是个难题:火箭太轻,猛禽又太猛,为安全起见又不能加太多燃料,飞行变得很难控制。
于是SpaceX用25吨的大铁块来给火箭加重。
这还真是个科学问题:
尽管不锈钢比铝锂合金重多了,但由于内部结构简单,星舰的试验模块还是很轻的。8米直径30米高的大块头,加上发动机和推进剂总共才50吨上下。它里边几乎就是空的。
这么大的空间,为什么不把配重加在下边呢?毕竟按照我们常人的理解,下盘扎实总比头重脚轻强呀!
不知道你看没看过咱们的一种民间活动叫“耍中幡”。一根十几米(三丈三)高的竹竿,在艺人手里上下翻飞稳如泰山。
咱们在家里自然耍不了竹竿,但将扫帚柄立在手指头上,也不难保持平衡。
如果你想试着将扫帚大头朝下,或者想在手指头上竖起铅笔,就不是件容易的事了。为什么?
因为中幡很长,倒立的扫帚重心高,好控制平衡;而重心太低它就容易倒。
为了尽量抬高重心,SpaceX将重达25吨的两个钢卷焊接起来装在一个大铁盒子里,再吊装到30米高的火箭顶端,这样至少可以将试验装置的重心抬高到20米以上,从而确保主发动机和调姿发动机配合保持火箭的平稳状态。
猎鹰火箭做成细长的形状,为的也是提高重心,在下落的过程中可以保持平衡,这样更有利于回收时的控制。
由上面的分析,我们可以得出结论,SpaceX之所以在“星舰”起跳试验时在火箭顶端配上一个25吨重的巨大铁块,其最主要目的是抬高火箭重心,保证飞行时的平衡。
星舰首秀是为了验证猛禽发动机的操控性能,但由于发动机的推力太大,它现在还没办法调节推力大小,因此需要用大铁块来减少推进剂的加注,同时增加火箭的重量,使其不至于飞得太高。
因此,让星舰顶个铁块,既省了钱,又保证了试验的安全进行,不失为两全其美的好办法。
火星很远,但不管怎样,马斯克走出了第一步。梦想总是要有的,只要他一直在走,没准真实现了呢?
2020 年,美国太空 探索 技术公司在不断加快“超重-星舰”运载器的研制迭代和试验步伐,成功利用代号为SN5 和SN6 的两台“星舰”全尺寸样机进行了两次150 米低空起降飞行试验,还正式启动了“超重”的研制工作。这意味着曾经看似“疯狂且不切实际”的“超重-星舰”已不再是马斯克PPT里的展示品,也不是2019 年露天制造的外表坑洼的铁皮罐头,入轨试验已不再遥遥无期,载人探火甚至殖民火星的目标也又更近了一步。
新商业航天时代来临
进入21 世纪以来,美国在航天预算相对紧缩的形势下,为减少政府开支、提高技术发展效益,大力推动商业航天发展,2010 年《国家航天政策》提出利用商业航天产品和服务满足政府需求,促进政府采购商业服务;2013 年《国家航天运输政策》倡导政府与商业企业合作,发展近地轨道商业航天运输能力;通过出台《航天现代投资法》《商业航天法》《商业航天发射竞争力法》等一系列配套政策,为航天发射产业提供越来越完善的政策土壤。在此背景下,成立于2002 年的太空 探索 技术公司得以通过美国宇航局“商业轨道运输服务计划”获得资金、技术及基础设施等全方位支持,而快速发展壮大,成功研制并发射猎鹰9 运载火箭及货运“龙”飞船,并以降低发射成本为目标攻关运载火箭重复使用技术。2016年,随着太空 探索 技术公司运载火箭重复使用技术逐渐取得突破,该公司提出低成本重型可重复使用运载器研制计划以及火星殖民远期愿景。
很马斯克的“超重-星舰”方案设想
“超重-星舰”为两级构型运载器,火箭和飞船各占一级,总高120 米,起飞质量5000 吨,近地轨道运载能力100 吨,可从陆地发射场或海上发射平台发射,两级均具备基于“猎鹰9”第一级发展而来的垂直起降重复使用能力。运载器的第一级命名为“超重”火箭,高70 米、直径9 米,安装31 台“猛禽”液氧/甲烷发动机,起飞总推力达62000 千牛;箭体结构全部采用高强度轻质不锈钢材料,上部外侧装有4 个菱形栅格舵,发射时处于收拢状态,回收时展开用于控制箭体姿态,下部外侧装有六个翼型支脚,用于回收时进行气动控制及着陆时支撑箭体。
运载器的第二级命名为“星舰”飞船,融合了火箭上面级与飞船功能,包括载人型和载货型两种,高50 米、直径9 米,安装6 台“猛禽”液氧/甲烷发动机,总推力12000 千牛。载人型最多可乘坐100 人;载货型的载荷舱容积1100 立方米,可发射最大载荷质量100 吨,可装载各类卫星、大型空间设施及空间站货物。“星舰”结构也采用不锈钢材料,上部外侧装有两个鸭翼,下部外侧装有两个尾翼、内侧装有6 个可展开支脚,上下气动翼用于在大气飞行中进行箭体气动控制和姿态调节,可展开支脚用于着陆时支撑箭体。
所有设计都是为了低成本、可复用
“猛禽”发动机。“超重-星舰”的“猛禽”发动机采用液氧/甲烷推进剂,此类推进剂具备无毒无污染、成本低廉的特点,发动机用后维护方便、便于多次重复使用,且火星上存在大量二氧化碳资源、便于原位开采制备甲烷;采用全流量分级燃烧循环,拥有双泵和双预燃室,燃烧室压强高达30 兆帕,发动机推力达到2000 千牛,真空和海平面比冲分别达到380 秒和330 秒;具备一定节流能力,可在火箭发射中调整推力降低气动载荷,并满足火箭回收降落的减速需求。
304 不锈钢箭体。“超重-星舰”的贮箱和箭体结构均采用304L 不锈钢材料,其成本低廉,每千克价格仅3美元,远低于每千克200 美元的碳纤维材料。不锈钢在低温时强度高,比强度可达到甚至高于铝锂合金,且熔点高达1480 摄氏度,是铝锂合金熔点的两倍以上,从而保证箭体结构强度并使箭体具备良好的热防护能力。基于不锈钢材料特性研制的特殊发汗冷却热防护系统,可使箭体无需大面积粘贴额外的热防护材料,降低运载器干重的同时还进一步提升了复用便捷度。
与“猎鹰9”一脉相承的研制理念
太空 探索 技术公司于2016 年首次提出“星际运输系统”设计方案,研发预算超过100 亿美元;2017 年,因“星际运输系统”方案过于超前、研制难度过大,提出了“超重猎鹰火箭-超重猎鹰飞船”,将运载器尺寸缩小,发动机数量和运载能力也随之减少;2018年,提出“超重-星舰”,对运载器设计方案进一步优化,箭体长度加长,箭体材料由碳纤维复合材料改为不锈钢,研发预算也降至20 亿 30 亿美元,此后正式进入研制阶段。
太空 探索 技术公司采取类似“猎鹰9”一子级重复使用技术攻关途径,先研制演示验证机再转入样机研制。2018 年9 月开始研制直径9 米、高39米、装有1 台“猛禽”发动机的“星虫”演示验证机,并在2019 年4 月 8 月进行了3 次点火飞行试验,最大起飞高度达到150 米,验证了“星虫”的悬停性能、“猛禽”发动机的推力矢量控制和姿态喷管控制能力以及其他子系统性能。2019 年11 月开始对装有1台“猛禽”发动机的“星舰”全尺寸样机进行试验,通过在得克萨斯州和佛罗里达州的两个生产基地并行制造的方式提高研制和试验效率,并进行设计迭代;制造了不同功能的样机,分别开展了贮箱加压、低温推进剂加注和发动机静态点火试验,部分试验为极限破坏性试验。
2020 年8 月和9 月,第5 台和第6 台编号分别为SN5、SN6 的样机成功实现低空起降飞行试验,最大飞行高度均达150 米,进行了空中悬停、推力矢量控制、反推软着陆等主要操作,验证了其结构、材料及“猛禽”发动机的性能水平。代号SN8 的“星舰”全尺寸样机,安装了3 台“猛禽”发动机,还会加装气动翼、鼻锥等组件,进行了12.5 千米的起降飞行试验,后续还将会把高度提升至100千米的亚轨道,不断迭代各分系统设计,进一步提升技术成熟度。
此外,太空 探索 技术公司还在2020 年5 月获得美国宇航局1.35 亿美元的载人月球着陆器概念研究和初始研发合同,研发专用于登月的“超重-星舰载人着陆系统”。该系统与普通“超重-星舰”的差异在于其“星舰”取消了鸭翼、尾翼和热防护层。公司将于2021 年2 月提交详细设计方案参加下一轮竞标,有望为阿尔忒弥斯载人登月计划提供支撑。
“超重-星舰”任重而道远
或将成为航天运载器发展的风向标
“超重-星舰”运载器的最终目标是实现人类殖民火星,其设计思路以满足大批量载人、大容量载货、低成本多次地火往返飞行的需求为目标,在深空载人 探索 运载器领域作出了大胆 探索 ,一旦实现,将对航天运载技术发展带来深远影响。
在运载器总体设计方面,打破火箭和飞船的系统壁垒及火箭+飞船的设计模式,发展箭船融合且多功能的“星舰”,大幅提升载人、载货容量。
在动力系统方面,区别于以美国宇航局“航天运输系统”为代表的重型火箭采用少量大推力发动机及固体助推器的传统构型,“超重”采用多达30余台发动机并联设计,形成超大推力和高冗余特性,且可批量化制造发动机和重复使用来降低成本。
在重复使用能力方面,“超重-星舰”是完全重复使用系统,采用的甲烷推进剂可通过火星原位资源制备实现无限使用,解决了星际往返推进剂补给问题,并有望将发射成本降至200万美元,比当前发射价格低一个量级。
在发射/回收方式方面,通过研发海上发射/回收平台,提升运载器发射及回收的灵活性,摆脱传统陆地发射场的地点、射向、安全性等限制,拓展其航天发射应用范围,并可不断验证恶劣环境下的高精度、高可靠发射/回收技术,为在火星的恶劣环境中开展发射/回收奠定基础。
“超重-星舰”运载器代表着一种全新的航天运载器设计理念,有望与升力体式两级/单级入轨可重复使用运载器一起,引领可重复使用航天运载器发展方向,成为未来人类航天运载器的重要补充力量。
包揽从地球到深空的各种任务
基于太空 探索 技术公司以往火箭和飞船的研制改进路线判断,“超重-星舰”运载器不会一步到位实现载人探火,而是将通过地球轨道等发射任务不断迭代改进自身设计,提升关键技术成熟度。因此,“超重-星舰”运载器在应用初期,有望以其百吨级运载能力、通用化设计构型、可重复使用特性,开展多样化发射活动。
在地球点对点运输方面,“超重-星舰”实现快速复用后,通过其海上发射/回收平台,可从世界各地灵活地起飞和着陆,发展为地球点对点载人交通运输工具,在半小时内从美国直达全球任意地点。
在载荷发射任务方面,“超重-星舰”近地轨道和同步转移轨道运载能力分别达到100 吨和21 吨,载荷舱整流罩直径达9 米,是人类有史以来研制的运载器中最大的载荷舱,可助力美国月球“门户”大型空间设施建设,还可加速“星链”等卫星 星座 部署进程。
在月球 探索 方面,“超重-星舰”一次发射最远可达到月球轨道,实现月球轨道站运输补给,未来还将具备在轨加注能力,分别发射只携带推进剂的“星舰”和载人“星舰”,在近地轨道对接加注后,飞往月球以远的深空。
技术跨度大也伴随着潜在风险
“超重-星舰”与现役火箭相比性能先进,但技术跨度较大,存在潜在风险,仍需持续投入研制力量和资金攻关关键技术。
在重复使用技术方面,猎鹰9 火箭一子级复用技术较为成熟,为“超重”火箭复用技术研发降低了难度,但“星舰”需从轨道返回,再入速度更快,其姿态控制和热防护系统面临更严峻的考验。
在系统安全性方面,箭船融合的“星舰”虽然具备更强的运输能力,但乘员舱紧邻火箭推进剂贮箱,没有独立的逃逸系统,且回收时没有备份降落伞,一旦发生突发情况难以保障乘员安全。
在“超重-星舰”结构材料方面,虽然采用不锈钢具备诸多优点,但使用不锈钢建造大直径贮箱及箭体结构对工艺要求较高,太空 探索 技术公司在不锈钢贮箱加压试验中多次失败,技术尚未成熟。
总之,“超重-星舰”作为太空 探索 技术公司的下一代航天运输系统,可进一步扩充其运载器型谱,提升其航天运输能力,形成从近地到深空,从卫星发射到载人航天全覆盖的发射能力;还可以低成本、大运力优势,在美国重返月球等深空 探索 项目中充当政府“航天发射系统”重型火箭的补充力量,提供备份发射选择,及货运、载人等发射服务,加速美国对地外星体资源的抢占和控制;此外,“超重-星舰”将使美国的近地轨道商业化服务向地球轨道以远延伸,有望为他国科学机构和个人提供深空技术验证、深空旅行、深空旅居等机会,加速美国及其盟国航天技术水平发展进程。
同时也应看到该运载器的研制需要持续投入大量资金、不断进行技术验证,只有利用该运载器的多任务适应性吸引到地球点对点商业运输、地球轨道商业发射或载人登月等任务合同资金,并成功开展发射活动,形成技术研发与商业运营的良性闭环,才有望逐步提升“超重-星舰”的技术成熟度和可靠性,降低载人航天及深空 探索 门槛,最终实现殖民火星的目标。
许多人都喜欢憧憬未来,但有的人却不限于憧憬,而是会努力伸手,将未来拉向自己,埃隆·马斯克便是其中之一。
触及未来的唯一的途径,无外乎一次又一次地创造 历史 ,而他恰恰擅长于此。
譬如两天前,他名下的SpaceX公司与NASA合作,采用"私人制造"的火箭与飞船将两名宇航员送上了国际空间站,成功完成了人类第一次商业载人航天发射任务。
这预示着人类正式步入了商业载人航天的时代, "买张船票上太空"的科幻情节也终于由梦想升华成为了现实。
在普通人看来,这已经是值得骄傲一辈子的成就了,但是在埃隆·马斯克的眼里,这早已是"好汉不提当年勇"的 历史 了——他的目光始终锁定在 更未来的未来 。
毕竟,他的终极目标是将当代的人类移民到火星,开辟一个新的家园。与此相较,送几个好奇的游客去太空转悠几圈这种"小事儿"确实不值一提。
这个“拯救人类”的宏伟目标听上去犹如天方夜谭,但埃隆·马斯克并不像许多人所想的那样在说疯话,他是动了真格的,也就是 认认真真地在发疯 。
当然,开荒一颗新的行星是极其艰难的,试图繁荣发展更是难上加难,那么在正式启动这项疯狂的计划之前,就必须完成大量的前期铺垫。
比方说,吼一嗓子口号:
没错,我要说的就是“修路”!
如果没有一条合适的道路能自由快捷地输送物资和人员,哪怕在地球"本土发展"都不敢奢求繁荣,要想在火星如此遥远的星球上建立一座繁荣的城市,当然就更需要一条快捷便利的“星际大道”咯。
目前人类使用的运载火箭或飞船,无论飞行速度还是运载能力,显然都难以满足埃隆·马斯克的诉求,于是,更加强大的宇宙交通工具便顺理成章地被纳入了spaceX的重点研究队列中。
在2019年的1月6日,埃隆·马斯克就曾公布过一张被称为"星舰"的图片,有许多人或许已经见过那张图片了。
但是嘛……
不知道你有什么感受,反正我想说的是 :这哪是什么星舰?不就是一个镀银版的V2火箭吗?
如果对外宣称的是要造一艘星舰,结果整出个加大号的V2火箭来,"硅谷钢铁侠"一定会被人笑掉大牙——机智如我的埃隆·马斯克当然也能意识到这一点(没错,我就是这么不要脸)。
所以,这并不是SpaceX最终会推出的星舰。这胖胖的玩意儿在当时被定名为 大猎鹰火箭 (BFR | Big Falcon Rocket),充其量只不过是一根"粗大版"的猎鹰系列运载火箭而已。
依靠这么个玩意儿,往返于地月之间或许还不错,往返于火星和地球之间,那就有点差强人意了。
那么SpaceX的星舰到底是个啥玩意儿呢?
今儿个,咱们就来撩一撩埃隆·马斯克真正想要的星舰——
STARSHIP星舰的终极使命就是搭载货物或人员,频繁地往返于火星和地球之间,相当于架设在太空中的一条"高速干线"。但它也可以将卫星、探测器或宇航员送入地球轨道、月球或国际空间站等距离较近的地方。
总而言之一句话:
从这个意义上来说, 一旦星舰完全成熟,很可能会逐渐取代猎鹰系列运载火箭。
因为按照埃隆·马斯克的最终设想,星舰不仅可以像猎鹰系列火箭一样垂直降落回收,且返回地面后还不必修复,只需要重新加注燃料就能立刻再次发射,发射边际成本远远低于目前任何一种运载火箭。
鬼才知道这东西怎么可能在划过大气层时不被烧坏,反正埃隆·马斯克就是酱紫想的。 他对自己和手下工程师的一贯态度就是: 别谈是否可行,去寻找实现的路径。 通俗来讲,就是"我不要你觉得,我要我觉得"。
也正是基于这种"没有行不行,只有我想不想"的张狂态度,埃隆·马斯克才造就了特斯拉铝合金车身、猎鹰火箭定点垂直降落、一箭发射六十颗卫星、私人公司商业载人航天项目等一系列看似遥不可及的神话。
不过,这些事都与我们今天的话题无关, 下面我们就回到正题,来看看SpaceX星舰的全貌。
这是目前SpaceX官网给出的STARSHIP星舰的最新外观,我猜你看完后肯定是一脸的懵逼:我去,这不还是根儿火箭吗?
其实,上图是整套星舰系统的完全体,它包含了两大主体: 星舰 (STARSHIP)和 超重 (SUPER HEAVY)。
"超重"实际上是一个超大功率的助推器,作用是将星舰送入地球轨道,然后会脱离星舰并返回地球——如果没有它的辅助,星舰需要以更大的推力及燃料消耗来抵抗万有引力。
你可以把星舰的助推器理解成目前运载火箭的第一级。 事实上,它的外观也的确与猎鹰9号运载火箭的第一级有些相似,高度则相当于猎鹰9号整体;但它的直径远大于猎鹰9号火箭。
按照SpaceX的设计,“SUPER HEAVY”助推器和“STARSHIP”星舰都会装配有史以来最早实现 全流量分级燃烧循环 的超级引擎——
猛禽 | RAPTOR
“猛禽”引擎的功率十分强悍,单台推力可达到2000kN(千牛),这比目前猎鹰系列使用的单台推力为845kN的 "梅林 (MERLIN) " 引擎要强大得多。
不过, 引擎和助推器并不是我们今天的主题,我们真正要 撩 的主角儿是这套超级运载系统的核心主体——星舰。
上图就是正儿八经的SpaceX星舰了。它就相当于一艘太空货船,货舱容积为1100立方米,近地轨道运载能力(LEO运载力)也将大于 目前最强壮的"土星5号",一旦正式投入使用,它将成为有史以来运载能力最强的"星际大油轮"。
星舰就跟目前的"龙"飞船一样,总共有两个版本:客运版和货运版。
两者的外观基本上是相同的,只有前端略微有些不同: 客运版的脑袋上是一面栅格状的大窗户;而货运版是密不透光的"闷罐车",只有一个可开合的舱盖。
至于它两的内部结构有何迥异嘛,这属于SpaceX的商业机密,咱也不知道,咱也不敢问,就不去管它了,咱们来撩一撩星舰的功能。
前文已经提到过了,星舰本质上是一个多功能运输飞船,而它最大的特点就是 货运版具有自动抛射系统,这使得它不仅可以运输货物,还能执行定点抛投任务。
譬如用它来投放卫星,它可以在到达既定位置后,打开舱门,一脚将卫星踹到轨道上去,然后再屁颠屁颠返回地球。
当然,并不是所有的货物都能随便乱踹的,例如送一箱82年的拉菲,就必须轻拿轻放……
emmm……不对。
例如要运送一批物资去国际空间站,你横不能走到空间站附近就直接扔出去,对么?毕竟太空中也没个速递易的箱子给你存快递,所以它必须具有送货上门的能力。
想象一下, 在国际空间站里工作的宇航员忽然肚子饿了,在美团外卖点了一份小龙虾,他要怎么才能吃到嘴里呢?
emmm……没关系啦,钱不是问题,问题是没钱。
既然不是真的有钱,那咱们想吃就吃呗。
这事儿并不难办,只要饭店接单之后,打个电话给埃隆·马斯克:"小哥,过来取餐!"
马斯克再把取到的小龙虾塞进星舰里,然后:"3、2、1,走你!"
星舰就会自个儿飞到太空去跟国际空间站对接,酱紫,一份香喷喷的小龙虾就送到宇航员的手中了。
除了发射卫星和运送货物到空间站这些"兼职"之外,星舰的本职工作还是在其他行星和地球之间随意往返,以便把地球上的物资送到行星,或者把行星上的土壤样本取回地球。
这个过程就有点类似于你去海边玩耍,然后"吧唧"一下在沙滩上扔了个易拉罐儿,离开时又随后抓了一把沙子带回家。
请原谅我用了这么没有素质的案例来作比喻,我真正想说的是, 埃隆·马斯克研发星舰的主要目的,就是为了把星球之间的往返变得像去海边旅行一样简单。
这就需要星舰必须完成一项技术革新了 —— 至少在月球或火星的引力条件下,不需要发射架的辅助就能直接升空。
以往的登月设备,是分为 上升级 和 下降级 两段的,下降级在降落到月球时能充当起落架使用,起到缓冲作用;而任务完成后,它又成为了一个简易的发射架,辅助上升级离开月球。
这种结构设计就注定了目前人类已有的登月设备,下降级全都是带不走的,只能遗留在月球表面——每去一次就得扔掉一个,颇不划算不说,还特不环保。
当年美国的阿波罗计划就在月球表面扔了一大堆"起落架",而埃隆·马斯克的预想就是把这件事变得像飞机起降一样"干净"——让星舰不仅能安然无恙地降落,还能完完整整地离开。
可是,如何才能做到这一点呢?
对不起,咱也不知道,咱也不敢问。反正埃隆·马斯克始终就是那句话:别谈是否可行,去寻找实现的路径。
值得一提的是, 从地球到火星的距离十分遥远,哪怕是理论上的最近距离也有5460万公里;现实中实际遇到过的最近距离则有足足5600万公里。
旅程长一些不是问题,问题是三桶油的业务还没有拓展到太空,星舰上天之后油不够怎么办呢?
为此, 埃隆·马斯克制定了一套与众不同的发射方案。
上图就是星舰在火星往返一趟的航线图,你可能看不清楚上面的字,我来诠释一下。
首先,星舰在超重助推器的辅助下升空,并进入地球轨道。
在助推器脱离返回的同时,另一艘星舰会被发射升空。
这艘后发射的星舰既不是货运版,也不是客运版,而是一辆特制的“油罐车”——大致形状就是星舰砍去头部。
加油舰会在进入地球轨道之后,与先发射的那艘主舰"追尾",加注完燃料后又会脱离主舰并返回地球。
如此一来,燃料充足的星舰就能精力充沛地飞向火星了;而从火星返回地球之前,则会利用火星上天然存在的H2O和CO2资源重新加注燃料。也就是说, 返回地球所需的燃料可以从火星直接开采,而不必从地球运往火星。
由于火星的引力低于地球,星舰不需要消耗太多燃料来抵抗引力,所以灌满燃料之后,它可以直接返回地球。
这种"空中加油"的双舰接力发射模式,又是"硅谷钢铁侠"的一大创新 ,为了尽快将人类送到火星,他也真算得上是绞尽脑汁了。
不过,在运送人类登陆火星线路之前,星舰还需要对载人飞行进行测试。 SpaceX目前公布的首次测试线路是绕月旅行,也就是是载着乘客环绕月球飞行半圈又返回地球。 在这条短暂的旅程中,加油舰也就派不上用场了。
有意思的是,按照SpaceX当前的计划,星舰首次载人飞行的测试人员不再是NASA的宇航员了,而是下面这个瘦小的日本人。
前泽友作是日本富豪排行榜上位居第14位的土豪,也是著名的收藏家及全球公认的 艺术策展人 。在2018年的9月18日,SpaceX就曾对外公布, 前泽友作将成为首位绕月旅行的私人乘客 。
如果这项计划被实现,那么在不久的将来,他就会乘坐着SpaceX的星舰,完成人类有史以来路途最遥远的一次"自驾游"。
事实上,目前这艘黑 科技 满满的星舰,已经有了一艘全不锈钢打造而成的原型机。
而星舰的首次试飞原本就暂定于2020年,也就是今年。不过按照目前的进度来看,感觉够呛,载人航天的计划是否能在短期内实现,更是说不清楚。
但是从埃隆·马斯克本人执着的性格,以及他已经创造出来的那些神话来说,无论经历多少次的挫败,他都绝不会轻言放弃的。
尽管他给自己设定的一切目标都远大得几近疯狂,在旁人看来他就像是一位不折不扣的疯子,可实际上,他却是抱着极其理智的心态,和格外清晰的思维在对待这些无比疯狂的事情。
用他自己的话来说: " 这些事情失败的可能性远远大于成功的可能性,我之所以去做,不是因为这些事可以成功,而仅仅是因为我想去做,那是我对于世界未来的主张。 "
猎鹰系列火箭和商业载人航天的成功,便是埃隆·马斯克在追逐人生目标的过程中取得的累累硕果。
真的很庆幸在我们生活的年代,能有这样一位怀揣着雄心壮志的"疯子",引领着全人类一步步走向未来。