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马斯克认为SpaceX的星际飞船原型应该能在明年进入轨道

2020-10-17 11:55 · 稿源:cnbeta

据外媒报道,当地时间周五,SpaceX公司首席执行官兼首席工程师埃隆·马斯克在火星学会第23届年会上发言,分享了他对该公司星际飞船(Starship)运载火箭平台和火星任务的看法。马斯克称成立该公司的目的是在火星上建造一座城市,而星际飞船是SpaceX为此选择的运载工具。

在大会上,马斯克分享了星际飞船的试飞时间表、飞行器的设计过程和目标,以及SpaceX可能在何时交付一个星际飞船 NASA月球登陆器原型的重要细节。

SpaceX目前的运载火箭 "猎鹰9号 "已经展示了可重复使用的关键能力,而马斯克一直是这一能力的坚定支持者。SpaceX首席执行官在强调星际飞船的关键设计目标时,称可重复使用性也在他的考虑范围内。通过重复使用其 "猎鹰9号 "火箭,该公司创造了一个常规的发射节奏,并使成本下降。

然而,即使SpaceX公司目前的火箭能够多次发射和再着陆,但在将有效载荷送往低地轨道及更远的地方时,它们还不足以克服工程师们必须考虑的关键质量问题。

当主持人Robert Zubrin博士(火星学会主席)就星际飞船关键设计目标以及它与猎鹰系列的不同之处提出问题时,这位高管强调了向低地轨道和火星运送大型有效载荷的重要性,它们之间的关系以及大型设计的设计优势。

据马斯克称:

“你首先要说出目标是什么。而一旦你有了目标,你就可以根据这个目标来衡量各种设计。否则,你看到的是如何评估为什么一个设计比另一个设计好?目标是什么?所以目标就是把足够吨位的东西运到火星上, 足够到让前往火星的人尽快实现自给自足。那么你说: 好吧,让我们再来算算这个问题。我们需要,需要大量的吨位,也许我不知道,十万吨,也许一百万吨。所以你不能拿着这些不能再用的火箭到处招摇。他们是一个笑话。这太荒谬了, 连土星五号都是小菜一碟。

我们需要......因为如果你想把一百万吨重的有效载荷送到火星表面,这意味着大概将四五百万吨重的火箭送到近地轨道上......让我们自信地说,如果你能把5吨运到近地轨道,你就能把100万吨运到火星,......这就是自信。也许你可以得到,也许你需要的是4吨。

总之,重点是你需要500万吨进入近地轨道,以获得到火星的100万吨。现在,让我们把它放在一个正确的角度。全球所有不能再用的火箭的总入轨能力,我想是五六百吨左右。如果你说好吧,如果你不增加你的能力,世界就要毁灭了,也许它可以做到1000吨。

......对于大火箭来说,你还可以获得轨距优势。所以这真的是在火箭设计和制造的细微差别这里。所以,如果东西真的很小,你就很难把你的量具做好。所以基本上材料有多厚?比如说,如果你想做铸件,铸件的厚度是有最低限度标准的。在材料表皮上有一个最小的误差条。即使是复合火箭,你也会开始遇到颗粒度的问题。随着你的尺寸越来越大,你就不再受制于量规了。你可以得到....,你在壁厚和铸件上的百分比精度可以非常好。这些细微的差别,几乎没有人欣赏。但足以说明,尺寸是有优势的。你当然可以在很多行业中看到这一点,如果你有一辆运货的卡车,最好有一辆半卡车,而不是一堆小卡车。”

他接着解释了为什么甲烷对星际飞船很重要,而不是SpaceX目前使用液态氧为猎鹰9号的梅林引擎提供动力的燃料。马斯克表示:

“猎鹰9号 ”在其架构内接近于局部最大值。如果你说燃气发电机循环煤油氧气车这种特殊尺寸,直径12英尺或者3.6米。也就是这个尺寸对于公路运输的限制,如果你比这个大,你就不能在公路上运输,你的物流成本就会变得非常高。所以,但是有一个长薄设计的火箭,质量效率不高。你最终必须要有更厚的皮层,才能获得所需的弯矩。液态氧也不是正确的燃料。甲烷是一种更好的燃料。你可以得到更高的Isp,冲力,基本上是效率。我想我们很多人都不知道火箭方程式是什么 。但简单来说,如果火箭射出气体的速度更快,如果它的质量中有更大比例是推进剂。所以,射出气体的速度更快,方向正确,并增加推进剂......推进剂的百分比,将让你去未来。有了甲烷,你就可以有更快的发射"。

随后,Zubrin博士转而询问马斯克,他认为SpaceX何时能够将星际飞船送入平流层等高空,并送入轨道,甚至送入火星。在这一问题上,这位CEO的回答是强调了星际飞船的测试难度、他对测试的估计、常规的发射节奏以及飞行器的猛禽发动机的重要性。

马斯克表示:

"好吧,我们显然在冒险进入新的领域,所以我并不是有这些秘密的日期,你知道只是对人们保密。所以这些显然只是猜测。我很......,我有80%到90%的信心,我们明年会让星际飞船到达轨道。我有大概50%到60%的信心,我们能够把飞船和助推器带回来。这就比较危险了,在我们把大气层返回和着陆做好之前,我们可能会损失几艘飞船。希望我们不要损失任何助推器,因为那是很多发动机。我们最初的助推器飞行可能只有2到4个引擎。而不是28个引擎。

28是一个很大的引擎。我想我们可能会进行大量的发射, 我想可能在2022年。所以从现在开始的几年。我试图确保我们的创新速度增加,不减少。 这是真的很重要。事实上,如果我们不能看到一些接近指数级的创新率的提高,我们将无法到达火星。纯粹的线性是到不了那里的。如果是指数型的,我们就能到达火星, 我们可能在四年内就能把一个无人驾驶的任务送到那里。每隔26个月就会有一次火星发射窗口,今年就有一次,所以这意味着几年后又会有一次。四年后又会有一次。我觉得我们有机会争取到第二次火星发射窗口。"

SpaceX公司的星际飞船发射平台由第一级超级重型助推器和上级星际飞船航天器组成。后者已被NASA选中,作为该机构开发月球表面着陆飞行器工作的一部分。这一设计取决于SpaceX在星际飞船脱离地球轨道后为其加油的能力,该公司本周早些时候赢得了NASA的资金,用于测试这一加油系统。在提交给NASA的提案中,SpaceX还强调了其用猎鹰重型运载火箭发射这一上面级的计划。

当火星学会信息技术总监James Burk问及SpaceX何时能对星际飞船进行轨道加油时,马斯克回答说,他预计这将在2022年进行。

在回答Burk提出的关于NASA为星际飞船月球着陆器设计的人类着陆系统原型的时间表的追问时,这位高管表示,该原型应该在两三年内准备好,而轨道加油的发展速度决定了可以送往月球的吨位;而这个吨位将进一步决定任务的 "意义"。

目前,SpaceX公司正在其设施测试星际飞船的早期原型。

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