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苏联搞砸的火箭,马斯克干成了

2023-2-11 14:45| 发布者: 夏梦飞雨| 查看: 231| 评论: 0

摘要: 出品 | 虎嗅汽车组作者 | 王笑渔题目 | 周到头图 | Twitter“炸了!炸了!”曾几何时,这是美国媒体对美国太空探求技术公司SpaceX报道时,最常用的题目格式。在过去两年,SpaceX的星际飞船(Starship)中止过无数次 ...

苏联搞砸的火箭,马斯克干成了


出品 | 虎嗅汽车组


作者 | 王笑渔


题目 | 周到


头图 | Twitter


“炸了!炸了!”


曾几何时,这是美国媒体对美国太空探求技术公司SpaceX报道时,最常用的题目格式。在过去两年,SpaceX的星际飞船(Starship)中止过无数次的测试,屡屡遭遇爆炸和损毁。


较为严重的一次,是2021年3月第12次星际飞船原型测试爆炸事情。其中炸出无数的碎片,让SpaceX花了三个月才清算洁净。

苏联搞砸的火箭,马斯克干成了


2021年SN10 Starship爆炸


契诃夫曾说过:“艰难和折磨关于人来说,是一把打向坯料的锤。打掉的应是脆弱的铁屑,锻成的将是尖利的钢。”而往常的SpaceX正从阴霾中缓缓走出,并迎来新的里程碑。


北京时间2023年2月10日清晨5时,美国当地时间2月9日晚间,SpaceX胜利中止了一次超重型火箭助推器原型Booster 7的静态点火测试。固然没有全发起机点火,而且整个点火过程固然只持续了约5秒的时间,但它曾经超越了苏联N1火箭一级30颗NK-15发起机同时点火的记载。

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SpaceX 31个引擎静态点火


SpaceX开创人埃隆·马斯克在社交媒体平台上写到:“团队在开端前关闭了1个引擎,1个引擎自行中止,所以总共有31个引擎点火。但仍有足够的引擎进入轨道!”


我们很多读者可能并不了解,这种将大量小型发起机并联组合成载人登月火箭这种技术计划有多么风险。由于,当一个系统变得复杂时,它的牢靠性就会大大降低。SpaceX能并联如此多数量的火箭,同时还能保障系统运转的牢靠性,这自身就是一件难于上青天的事情。


在上世纪60年代美苏冷战期间,双方曾盘绕载人登月中止过长时间的太空竞赛。


由于技不如人和资金缺乏的缘由,苏联无法在同样的时间研发出像美疆土星5号那样的大推力运载火箭。但随着美国的土星5号火箭在同期中止了多次胜利发射,苏联高层坐不住了。为了抢在美国阿波罗飞船之前完成载人登月任务,苏联高层以至跳过了N1火箭的独立测试飞行测试,在该火箭的第一次发射时就为其搭载了联盟7K-L1登月飞船。

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30个并联NK-33发起机:像不像煤气灶?


时间紧任务急,苏联的科研人员们只能寄希望于鼎力出奇迹了。他们将30台NK-33型发起机并联组成N1火箭的1级结构,用“众筹”的方式试图提升火箭的1级推力。按理说,NK-33发起机的足够先进,一度是人类历史上推重比最高的火箭发起机,直到21世纪被SpaceX的默林火箭发起机超越。


但问题在于,放在1969年1月的这个时间点上,构成N1火箭1级推进结构的30台NK-33发起机才刚刚出厂,并没有经过点火测试,还由于各种调试过程以及发射气候条件不佳的缘由在发射台上被风吹日晒了四个星期。最终在1969年2月21日的第一次实验发射中,N1火箭由于1级火箭中的其中1个发起机的意外熄火,引发系统关闭了一切30个推进火箭。随后在点火3分钟后,N1火箭失去动力在距离发射塔52公里处坠毁。


在共3年多的时间里,N1火箭中止了4次发射,无一例外地以失败告终。其中的第二次事故里,由于其中1台发起机吸入异物,招致承担1级推进任务的全部30个发起机在火箭升空200米后全部熄火,进而致使N1火箭携带着2300吨推进剂在发射台坠毁并爆炸。

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爆炸后的发射台


直到爆炸发作半小时后,现场人员才被允许走出掩体,而当时天空中还在下着煤油雨。这次爆炸破坏力相当于7000吨当量TNT,炸碎了方圆10公里内一切建筑物的玻璃,火光在相距发射场35公里外的列宁斯克市都明晰可见。不外幸而由于分散即便,事故并没有构成人员伤亡。但这次发射彻底炸毁了火箭发射台,招致工作人员用18个的时间对其中止了重建。在4次连续失败后,苏联被迫放弃了载人登月项目,在冷战的太空竞赛中慢慢落后。


如此来看,SpaceX将超越30个引擎中止并联,难度显然显而易见。而这次的静态点火固然没有让飞船升空,但却意味着星际飞船完成了中止轨道发射前最后一步。接下来的3月或者4月,我们很可能就能看到星际飞船中止初次轨道飞行测试——距离马斯克的火星移民计划,又近了。


“总有一天,星际飞船会带我们去火星”。马斯克说道。

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胜利点火,意味着什么?


SpaceX的星际飞船(Starship)由两个可重复运用的部分组成,一个是约70米高的第一级助推器Super Heavy,一个是50米高的航天器Starship。它们被统称为星际飞船——代表了一个完整可重复运用的运输系统,旨在将船员和货物运送到地球轨道、月球、火星及更远的中央。

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Starship


星际飞船的第一代原型机为星虫(Starhopper),第二代原型机(Starship No.X)简称为SNX,X为编号。超重助推器(Super Heavy Booster No.X)简称BX,X为编号。


从2019年开端,星际飞船已阅历过数十版的迭代和进化,其中部分原型机在测试中炸毁。到目前,航天器Starship迭代到了SN24,而助推器Super Heavy则为Booster 7。

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航天器在上,助推器在下,两者均由SpaceX的猛禽发起机(Raptor)提供动力,以液态甲烷和液态氧 (CH4 / LOX) 为燃料。其中,助推器Super Heavy上有33个猛禽火箭发起机,而Starship上有6个。这次胜利中止静态点火测试的,正是底部的助推器Super Heavy。


值得留意的是,SpaceX在猎鹰9号火箭上用的并不是猛禽,而用液氧煤油的梅林发起机(Merlin rocket engine)。固然它也能够撑到马斯克太空移民的目的地——火星,但在其上面却得不到弥补的能源。而且,液氧煤油容易呈现积碳、结焦,难以重复运用。


所以,SpaceX开发了猛禽发起机,其动力来源正是火星上能制造出来的——甲烷。

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Raptor猛禽火箭发起机


猛禽发起机是世界上第一种适用化的甲烷火箭发起机,同时也是世界上第一种适用化的全流量分级熄灭火箭发起机。


所谓的全流量分级熄灭发起机,是经过运用多个熄灭室,部分燃料先进入预燃室熄灭,产生的推力再推进涡轮泵,驱动全部燃料进入主熄灭室熄灭并产生推力,能够将每一丝的燃料都转换成推力。

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猛禽发起机的直径仅有为1.3米,室压约30兆帕,单台推力不低于200吨,固然推力略小于蓝色来源(亚马逊开创人贝索斯的商业太空公司)的BE-4,但体积和燃料应用率却远优于后者。

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猛禽火箭发起机


但与其说猛禽发起机是烧甲烷的,不如说是“烧钱”的。


在2009-2015年间,猛禽发起机不时由SpaceX公司自筹资金研制到2016年,美国空军决议支持SpaceX公司的液氧/甲烷发起机研制项目,并提供了3360万美圆的研制资金,但同时还请求SpaceX自己也要投入6730万美圆的研制经费


所以,复用性也是猛禽发起机开发的基础请求之一。马斯克之前表示,未来装置在星际飞船上的猛禽发起机可免维护运用100次,简单维护后能够重复运用1000次。


理论上,复用次数越多,意味着单次发射的成本越低,最终“太空船票”也就会越来越低价。但短期内,太空旅游仍是有钱人的游戏。


上太空,仍是富人的游戏


任何事物都是密码标价的,太空旅游也不例外。


2022年4月,载有首个全平民乘组的美国“SpaceX Crew Dragon”商用飞船抵达国际空间站。除NASA前宇航员迈克尔·洛佩斯-阿莱格里亚之外,此次搭乘飞船参与太空旅游的乘客还包含美国人拉里·康纳、加拿大人马克·帕西以及以色列人伊尔坦·施蒂比。这3位乘客各自要为旅游支付5500万美圆。


贝索斯的蓝色来源,初次亚轨道飞行的票价高达2000万美圆,在可重复运用的运载火箭的辅佐下,往常的票价已降至每次二三十万美圆之间。

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蓝色来源


理查德·布兰森带领的维珍银河去年出卖的太空旅游机票售价为45万美圆,但要先付15万美圆押金,旅游时长为90分钟。期间将提供几分钟的离座失重体验和地球风光观赏项目。


与蓝色来源和维珍银河在“太空边沿”观光不同,SpaceX的太空旅游是正儿八经的要送富人们到月亮上去。日本富豪前泽友作(Yusaku Maezawa)在2018年重金包下的SpaceX绕月之旅的一切座位。在2022年12月,他宣布了10名机组人员,其中还包含了韩国明星BIGBANG成员TOP。

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前泽友作的机组人员


这次绕月之旅,是要抵达距离月球名义200公里以内的中央。最初计划运用猎鹰重型与龙飞船的组合运载器,但后来改为星际飞船(Starship),也就是这次中止发起机静态点火测试的那艘。


最早的计划是2023年四季度发射,但以往常的进度来看,固然星际飞船的静态点火测试完成,但真正要奔赴月球仍有待时日。


在发起机静态点火之前一天,SpaceX总裁兼首席运营官 Gwynne Shotwell公开表示,星际飞船需求经过数百次无人飞行考证后,才干用于载人飞行。星际飞船会先用于载人登月任务,然后再思索在登陆火星任务中运用星际飞船。星际飞船初次载人登陆火星的目的时间,或答应以是在2030年。


最后能不能上月球和火星再说,至少往常的SpaceX靠曾经开端有盈利的迹象了。Shotwell表示,SpaceX公司的关键业务线正在盈利,美国国度航空航天局所依赖的主要火箭发射效劳之一曾经成为该公司的盈利来源之一。

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马斯克的火星移民计划


去年,SpaceX取得了几个新的里程碑成就。该公司在2022年共发射了61次火箭,简直是2021年31次发射的两倍。猎鹰9号运载火箭也借此成为了一年内单一型号发射次数最多的火箭。此外,SpaceX的卫星互联网效劳星链(Starlink)的用户超越了100万。她还表示,在2022财年,若不包含发射相关费用,星链有一个财季现金流为正。


写在最后


在SpaceX的官网上,写着马斯克曾说过的话:“你想要早上醒来睁开眼睛时,希望我们的未来会更好——这就是作为一个太空文化的意义所在。就是置信未来,以为未来会比过去更好。我想不出还有什么比去宇宙中,在那里和星斗在一同更令人兴奋的了。”


但目前看来,太空旅游的兴奋感都是留给富人们去享用的,普通老庶民们还在为特斯拉涨涨跌跌的那几千块,而争论不休。


本内容为作者独立观念,不代表虎嗅立场。未经允许不得转载,受权事宜请联络 hezuo@huxiu.com


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