这枚世界最高火箭正在为载人登陆火星做准备

2021年08月23日 17:32 次阅读 稿源:中国航天报 条评论 阿里云11.11上云狂欢节 最高拿现金¥11111

SpaceX公司在8月6日首次将被称“星船”的飞船部分吊装到了其“超重”助推火箭上面,形成了高约120米的全球最高火箭以来,该运载系统合体正在接受各种测试,以便为下一步的首飞打下基础。

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“星船”运载系统合体

箭指载人登陆火星

“星船”矗立在发射台架上,火箭总高度更是达到了145米,确实让人感到非常震撼。


火箭总高度达到145米

说起这枚全世界最高的火箭,最早可以追溯到2016年。那一年的9月27日,在墨西哥举行的第67届国际宇航大会上,马斯克隆重介绍了其火星移民计划所需要的星际运输系统(ITS)方案,宣称利用ITS火箭可将一个人登陆火星的成本控制在20万美元,并建立飞往火星的定期货运航班。

幻灯片中的这枚ITS火箭高度超过122米,直径达12.2米,一级助推器安装多达42台发动机,近地轨道运载能力有300吨,可以携带多达100名人员以及上百吨货物奔赴火星。为此,需要研制推力达3050kN的“猛禽”液氧甲烷火箭发动机和直径达12米的复合材料贮箱。

这是第一个由私人火箭公司提出的太空移民计划。因为该方案比传统方法便宜得多,所以该计划也有着较高的可行性。

这个雄心勃勃的计划公布之后,就在全球的工程师、科学家、太空爱好者和公众中引起热烈反响。

在接下来的2017年9月29日,澳大利亚阿德莱德举办的第68届国际宇航大会上,马斯克发表了主题为“成为星际物种”的演讲,详细介绍了其“重大升级”后的火星移民计划。

马斯克承诺会在2022年之前实现至少两次货船火星登陆,2024年实现货运+载人登陆。两艘载人飞船将第一批人员送上火星,两艘货船负责运送补给品,以此为基础逐步建立火星移民地。最终,火星上会有100万地球人,并建立起一座城市。


“星船”登陆火星想象图

多次改进 多次试验

相比于1年前的ITS方案,马斯克在2017年展示的火箭明显小了一号——一级发动机减少到31台,高度降低到118米,直径也减小到9米,近地轨道运载能力也降低到150吨。这枚巨型火箭也改名为大猎鹰火箭系统(BFR)。

直到那时,还是有很多人依然不相信马斯克真会去研制这么大的一枚火箭,毕竟此前同等规模的火箭都是由政府主导研制的,耗资巨大且主要用于从事能产生巨大政治意义的航天任务,比如载人登月等。

在马斯克提出BFR火箭方案15个月后,2018年11月20日,这位“硅谷钢铁侠”彻底变更方案重来,公布了“全不锈钢版”箭船组合概念,最重要的变化就是箭体材质由碳纤维复合材料全部改成不锈钢合金。改变的原因,是从太空超低温到重返大气层的高温状态,全不锈钢箭体的应用强度与质量比,要比碳纤维、钛合金等航天材料表现更好,只是在常温时不如后两者。


“星船”与牛仔

在这之后,BFR火箭的研制速度加快。2019年1月,高39米,直径9米,装配3台发动机的星船的原型机“跳虫”建成。

2019年8月28日,“跳虫”实现飞行时间57秒、飞行高度150米的最大尺度跳跃。2020年4月26日,改名后的原型星船SN4成功闯过超低温压力测试,成为首个通过低温加压测试的全尺寸原型星船。

2020年5月5日,原型星船SN4完成首次静态点火测试。2020年8月5日,原型星船SN5完成了首个全尺寸星船主体的150米跳跃飞行测试。2021年5月6日,原型星船SN15点火上升至10公里高度并完成了一系列复杂动作之后,重新启动两台发动机,垂直降落在发射场中,成功回收。2021年7月26日,该公司生产的第100台猛禽发动机下线。

尤其赢得众人一致赞赏的是,其间,SpaceX公司尽管经历了许多次的失败、爆炸,但他们从未气馁,总是快速汲取经验教训,迅速投入到下一台原型机的改进和试验中,一次又一次,永不停歇,直至取得最后的成功。

计划20年建设火星大

此次星船和助推器的合体试验,再一次显示了SpaceX公司的高效和务实。2021年8月2日,星船超级重型推进器上的29台猛禽发动机仅用了14小时就完成安装。相比之前N1和土星5火箭动辄就是数天,效率之高可见一斑。在星船转运之际,可以发现其身上的隔热瓦还没有全部贴满。研制人员采取先转运再组装,其间抽空贴隔热瓦的策略,见缝插针,现场施工,用几小时高空作业,把星船隔热瓦全部安装到位。


“星船”推进器上安装的29台猛禽发动机

也是因为SpaceX公司具有如此不服输的精神和能力,赢得了美国宇航局的认可,在今年4月份赢得了总价29亿美元合同,成为独家登月舱研制方。“星船”最快于2024年开展一次验证任务,在“阿忒弥斯3”任务下送航天员登月。

马斯克的终极目标是在未来20年间,建设一个可以自给自足的火星大城市,为此需要每年制造100艘星舰,10年内达到1000艘。这看起来天方夜谭式的目标,在如此高效的组织和行动面前,似乎变得离实现越来越近了。

文/于远航

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