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筷子怎么样夹住星舰?

水滴 崔建伟 | 10-15

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北京时间10月14日,美国东部时间13日上午8时30分,注定是载入历史的一天,马斯克的太空探索技术公司,SpaceX的新一代重型运载火箭星舰第五次试飞,发射成功后的第6分47秒,星舰的一级重型助推火箭super heavy精准的落回发射架上,实现了人类历史上第一次筷子夹火箭。一级助推火箭被成功回收,意味着星舰的发射成本降低一半,人类通往太空的天梯在成本方面迈了一大步。

网络上有全过程的视频,一开始是云层中穿出的一条白线,白线的末端是黑色舰体,舰体末端是一个亮点。亮点越来越大,从点变成了一小段亮光,快要接近黄昏晚霞和云层的时候,能够看清一级火箭的黑色主体,然后一级火箭点火,黑色的舰体下方是等长的火焰,穿越云层的时候,巨大的热量将空气中的水分瞬间蒸腾成了水蒸气。

快接近发射架的时候,舰体从倾斜角度变成接近垂直,然后一部分火焰向上烧灼到舰体下半部分,舰体垂直,一边向发射架靠近,一边降低高度,此时人群的欢呼声已经越来越大,快接近发射架的时候,舰体向一侧倾斜,尾部和火焰先靠近发射架,逐步下降,随后发射架下方腾起巨大的水汽。

星舰渐渐停在了发射架旁边,透过水汽能看到星舰火焰的巨大亮光,随后火焰爆闪,释放了最后一点能量,火焰和水蒸气逐渐熄灭,一级火箭静静的悬空在发射架旁边,被两个巨大的金属机械臂(也被称为筷子)紧紧的夹住,此时人群的喧嚣达到了顶点。

与此同时,星舰飞船在太空中飞行。

准确得讲是火箭挂筷子,筷子夹火箭具体结构不是靠栅格翼,不是机械臂夹住助推器,而是两个专门的挂钩,助推器挂在筷子上。

在返回过程中,距离地面800米,助推器仅靠3台发动机保持垂直状态,距离地面65米时保留1台发动机工作。当一级助推器三分之二部分落在机械臂下面时,助推器保持悬停,单个长36米的机械臂依靠液压油缸合拢,助推器有两个挂钩,挂钩比栅格翼稍微低一些,能够承受2000吨的重量,挂钩挂在筷子上,任务完成。在这个过程中,一级助推火箭要在空中完成转体,将两个挂钩对准筷子准确落下。

之前SpaceX的猎鹰9号采用的是地面或者海上平台的站立回收方式,着陆支架是一次性的,每次着陆要检修和翻新,猎鹰9号采用液氧煤油为燃料,每次发射完需要彻底清洗发动机。需要更长的时间。

根据马斯克的构想,星舰不仅可以承担太空任务,也可以实现跨大洋的星际运输交通工具,上海到纽约只要半小时,一次运载上百人。星舰的研制理念就是快速重复使用,他们提出要在一天之内,同一个助推器完成三次发射的目标(快速回收、加注燃料、再发射)。

显然猎鹰9号的方式不适用,猎鹰负责地球近地轨道任务,星舰要大得多重得多,使用着陆腿站立回收风险大。所以采用机械金属臂在一级助推器降落时夹住的方式,助推器在发射架上,可以直接重新加注燃料,还可以就地检修,星舰使用液氧和液态甲烷,维护简单即可发射,效率极大提升。

星舰采用不锈钢材料,总高度约120米,直径9米,一共两部分组成,底部70米高的助推器和顶部50米高的飞船,两部分都设计成可回收。一级助推器用了多达33台Raptor发动机,装载3400吨燃料,可以产生超过7600吨的推力。星舰理论上可单次运送250吨载荷和100人前往火星。星舰是人类历史上尺寸最大、推进力最强、运力最大的火箭,阿波罗登月计划的土星5号近地轨道的有效载荷是118,000kg,星舰则是150,000kg。而且星舰可以快速的反复使用。

从而让星舰的成本低得多,在得克萨斯州博卡奇卡召开的“星舰”发布会上,马斯克表示,超重火箭助推器发射6分钟后就能返回,大约每小时就能发射一次。快速重复使用也意味着降低成本,每次飞行可能只需几百万美元,甚至最少可能只要100万美元。规模化生产,每年建造100艘的速度,打造1000艘“星舰”组成的太空舰队,将10万人和相关物资运送到火星,实现从21世纪20年代后期开始移民火星的梦想。

有句话讲商业模型的成功在于两点,技术的进步或者成本的降低,只要做到这两点,商业模式成功就可以盈利。星舰显然是在技术和成本两个方面都做到了进步。星舰都有哪些技术的进步,我们下期再聊。

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