科学探索:你知道,下面哪一艘是埃隆·马斯克的太空星舰吗?
发布时间:2021-03-04
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科学探索:你知道,下面哪一艘是埃隆·马斯克的太空星舰吗?
你知道,下面哪一艘是埃隆·马斯克的太空星舰吗?

撰文 | 矩阵菌 ◈ 配图 | 柯雪妹


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。

你知道,下面哪一艘是埃隆·马斯克的太空星舰吗?

 

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:

你知道,下面哪一艘是埃隆·马斯克的太空星舰吗?

 

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……

你知道,下面哪一艘是埃隆·马斯克的太空星舰吗?

你品,你仔细品!

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

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:

你知道,下面哪一艘是埃隆·马斯克的太空星舰吗?

 

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。

你知道,下面哪一艘是埃隆·马斯克的太空星舰吗?

 

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。

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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。

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不过,引擎和助推器并不是我们今天的主题,我们真正要的主角儿是这套超级运载系统的核心主体——星舰。

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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。

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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。

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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?

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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。

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星舰与国际空间站对接

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。

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星舰垂直降落在行星表面

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。

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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。

你知道,下面哪一艘是埃隆·马斯克的太空星舰吗?

 

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。

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两艘星舰在地球轨道对接加油

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。

你知道,下面哪一艘是埃隆·马斯克的太空星舰吗?

 

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。

你知道,下面哪一艘是埃隆·马斯克的太空星舰吗?

 

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。"

美国商业专栏作家,资深科技记者阿什利·万斯(Ashlee Vance)在数次深度采访埃隆·马斯克过后,在埃隆·马斯克的传记《硅谷钢铁侠》一书中写道:移民火星是马斯克坚定不移的人生目标,他全力以赴要把它变为现实。

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。



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