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再次爆炸,埃隆·馬斯克的“星艦”到底是個啥?

馬斯克的星艦SN10又雙叒叕炸了。不過比起以往8次都要好的是,這一次SN10是完完整整,穩穩當當的,回到了地面上。

但就是SN10著陸後8分鐘,它……原地爆炸了。

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完整看過這一次SN10著陸影片的人,不難發現,SN10在落地那一瞬間,有一點小小的傾斜,網路上,人們對此次爆炸的猜測是最後那一刻的傾斜造成了衝擊力的分佈不均衡,星艦的燃料箱可能因此破裂洩露,導致了最終的爆炸。

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“星艦”是矽谷鋼鐵俠埃隆·馬斯克正在研發的一種可回收的太空飛船,在埃隆·馬斯克的計劃中,這種飛船可以一次性搭載最多100人前往火星。

埃隆·馬斯克的私人航天公司SpaceX的創立理念是讓人類能離開地球,去更多的星球上生活。他認為人類隨時都會面臨來自太空的威脅,比如一次小行星的碰撞,就足以毀滅人類。

不能打發雞蛋放在同一個籃子裡的道理我們都懂,去其它星球上定居,可以保證意外發生的時候,人類文明不會因此毀滅。

2016年的時候,埃隆·馬斯克在墨西哥的一次國際會議上提到:“歷史將沿著兩個方向分岔。” 埃隆·馬斯克認為,人類如果永遠的留在地球上,那麼最終總會有一些滅絕人類的事件發生。但如果有另一種選擇,那就是人類要努力成為一個太空文明和多行星物種。埃隆·馬斯克表示,這才是正確的道路。

馬斯克經常談到他想在火星上建造城市的夢想,但他知道,在火星上建立定居點,需要大量的人力,才能完成自給自足。

馬斯克要實現他夢想的第一步,就是需要一輛能把大量人員帶去火星的飛船。“星艦”就是馬斯克為火星任務設計出來的一種由火箭和宇宙飛船相結合的載具,它一次可以運送最多100人去火星。

星艦的設計可以重複使用,就像我們日常搭乘的飛機一樣,只是星艦的目的地是火星。但這也意味著星艦的主要部件,不能像其他那些火箭、飛船那樣,發射完成之後,就被丟棄在海里或燒燬在大氣層中,而是要它安全地返回地球,而且這些返回的星艦經達重新翻新之後,還能繼續飛行,這樣才能降低成本。

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“星艦”概覽

星艦系統是由被稱作Super Heavy和火箭推進器部分和名為Starship飛船部分組織,而我們平時指的星艦,就是Starship,只是這個系統的飛船部分。

整個星艦系統,有120米高。飛船部分,有50米長,外觀和科幻小說裡的宇宙飛船沒有太大的區別。星艦飛船的頭部,是它的有效載荷艙,可以把大型貨物或人員運送到深空目的地。

在飛船中部,則是燃料箱。燃料箱裡的燃料由液態甲烷(CH4)和液態氧(O2)組成,它們將為飛船後部的6個猛禽發動機提供能源。

這種由甲烷和液氧混合而成的燃料,叫做甲氧基。

馬斯克選擇甲氧基作為燃料,是因為甲烷可以透過一稱被為Sabatier的化學反應合成,而原料則是取自火星的地下水以及大氣中的二氧化碳。

SpaceX公司花了十多年時間研發出的這種高效的猛禽發動機,它的燃燒是分階段進行的,這樣的設計可以減少推進劑也就是燃料的浪費。

這種利用火星資源為返回地球的星際飛船補充燃料的設計,使得星艦在返回地球時,在燃料上能自給自足,從而使往返火星的旅行變得更加可行,成本也能得到更好的控制。

再來看搭載星艦的Super Heavy火箭。這種火箭長度有70米,它能裝載3400噸的低溫甲氧基甲烷。

Super Heavy火箭或者將由大約28個猛禽發動機提供動力,不過最終具體有多少個猛禽發動機,還不清楚,因為這個規格已經改變了好幾次,按照目前的設計,Super Heavy火箭能提供大約72兆牛頓的最大推力。換句話說,它應該能夠達到至少100噸的有效載荷,甚至可能把高達150噸重的載荷,送到近地軌道上去。

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發射和重複使用

當整個星艦系統升空併到達預定軌道之後,Super Heavy火箭會和星艦分離,並在空中來一個180度大轉身,落回地球。

Super Heavy火箭下降時,它將從助推器的側面展開一個叫做“網格鰭”的鋼結構,你可以把這個鋼結構想象成“華夫餅”。這個結構將有助於引導火箭回到發射臺,以便它可以再次飛行。

此前,SpaceX曾嘗試過點燃Super Heavy火箭的“猛禽”發動機,引導它在6個鋼腿上實現精確著陸。SpaceX的“獵鷹9號”火箭的第一階段也做了類似的事情,在發射後將它們安全地降落在著陸平臺上。

但馬斯克最近在推特上表示,他放棄了這種設計,SpaceX公司現在計劃用發射塔上的一隻手臂抓住下墜的助推器。

這種“抓型”結構可以讓工程師和機組人員接近火箭,直接操作,但是,這種“娃娃機”結構究竟如何運作,還有待觀察。

而和火箭分離之後的星艦,則是要插入“停泊軌道”,在太空中加滿燃料。這個“太空加油站”,則是一直會在太空中環繞地球執行。

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“星艦”的作用

在星艦上,馬斯克打算設定40個載人艙室,預計每個艙室供2-3人居住,所以現在星艦的設計載員是100人左右,每次往返需要9個月時間。但在有需要的情況下,一個艙室最多可以塞下5-6人。

星艦中還設計了公共區域,貯藏室,廚房以及應急避難所,當遭遇到比如像太陽風暴這樣的特殊情況的時候,星艦上的乘客就可以去避難所裡躲避太陽風暴。

此外,星艦還可以在NASA的阿爾忒彌斯計劃中發揮作用,這個計劃旨在讓人類能在月球上的長期生存。2020年的時候,NASA還支助了SpaceX 1。35億美元,用於星艦的設計,使其也可以作為載人月球登陸器。

馬斯克表示,星艦的最終目標,是可以載人前往“大太陽系”的目的地,包括像木星等氣態行星,但這仍然是一個長期的目標。

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星艦如何著陸?

為了將其他航天器帶回地球,工程師們依靠降落傘,或者設計飛行器使其能夠降落在跑道上。

通常,航空器返回地球的方式,工程師們給出來的方案依然是依靠降落傘,或者讓星艦像飛機那樣,能夠降落在跑道上。

但是星艦採用了不同的方法。當它準備著陸時,飛船先以60度角重新進入大氣層,然後以水平位置“俯衝”到地面。這種返回模式完全依賴大氣層來減緩星艦的下降速度。但缺點就是,這樣的設計,會讓星艦變得不穩定。

星艦使用四個鋼製著陸襟翼,位於車輛前部和後部附近,用來控制下降的速度,這很像跳傘的人用胳膊和腿控制自由落體。

當星艦接近地面時,它達到足夠慢的速度以後,就開始發動引擎,從而將飛船翻轉到垂直位置。然後,它搭載的猛禽發動機將引導星艦安全著陸。

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什麼時候去火星?

在過去的幾年裡,SpaceX公司在德州的博卡奇卡工廠測試了星艦的各種原型。

SpaceX公司首先推出了一款名為Starhopper的39米高的“測試品”,它與水塔有幾分相似,後來,SpaceX公司一直在開發越來越複雜的星艦原型。

而在今天(3月3號)SN10在著陸8分鐘後,最終還是以爆炸收場。不過,埃隆·馬斯克還是承諾2023年,讓日本的線上零售業億萬富翁前澤誠司(yusakumaezawa)進行月球之旅。

馬斯克還表示,他將爭取在2024年發射其中一艘星艦,進行一次飛往火星的無人駕駛飛行。

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