星舰火箭有多大?与主流火箭放一起比就明白了,难怪引发全球关注 全球热议

2023-04-22 15:34:22 来源:机械公民

美国当地时间4月20日8时33分,令世人注目的SpaceX“星舰”在美国得克萨斯州发射升空,不过令人遗憾的是,SpaceX“星舰”此次发射以失败而告终,SpaceX“星舰”在飞行约140秒,由于多台发动机未能正常工作,火箭开始进入失控并旋转,起飞约4分钟后在空中解体,标志着SpaceX“星舰”的首次飞行失败。实际上,SpaceX“星舰”的预定发射时间是在2023年4月17日,但在进入发射前的11分钟时,超级重型助推器B7其中一个压力阀故障,发射工作被迫中止,经过三天时间的故障排除和准备工作后,于4月20日8时33分进行了首次发射,但还是以失败而告终。

SpaceX“星舰”


(资料图)

为何SpaceX“星舰”能够引起全球的高度关注呢?我们先来了解一下SpaceX“星舰”的发展历程。

2016年:SpaceX首次提出“星舰”概念,当时称为“火星殖民船”。该项目旨在实现人类在火星上永久居留,并带来人类文明的扩展。

2017年:SpaceX公布了“星舰”初步设计,计划使用碳纤维材料和甲烷/液氧发动机。该设计方案旨在将成本降到最低,同时提高可重复使用性和可靠性。

2018年:SpaceX在加利福尼亚州的测试站开始进行“星舰”原型机的建造和测试。最初的原型机是“星舰Hopper”,它只有一节火箭发动机,用于进行垂直起降测试。这次测试是为了验证该设计方案的垂直起降能力以及推进系统的可靠性。

2019年:SpaceX开始测试“星舰”的第二个原型机“MK1”,并计划在德克萨斯州的测试站进行更多的测试。MK1原型机是首次展示“星舰”完整外形的原型机,同时该原型机也经历了一些问题和爆炸等挑战。

2020年:SpaceX在测试中经历了一系列的问题和失败,包括“MK1”和“MK2”原型机的爆炸,但公司继续推进“星舰”的开发。在年底,SpaceX首次成功进行了“星舰”的高空测试飞行。这次测试是为了验证“星舰”推进系统和外形的飞行性能。

2021年:SpaceX继续进行“星舰”的测试和改进,包括使用三个液氧/甲烷发动机的SN10原型机进行高空测试,并成功进行了垂直着陆。随后,SN11、SN15和SN16等原型机也成功进行了测试。此外,SpaceX还展示了“星舰”设计的内部空间布局和飞行过程中的动态演示视频。

2022年:SpaceX继续进行“星舰”的测试和改进,包括对“星舰”的设计进行升级和改善,同时计划进行更多的高空测试和月球任务的准备工作。预计在未来几年内,SpaceX将继续推进“星舰”的发展和实际应用。此外,SpaceX还计划在2024年前将首批人类送往火星,并将“星舰”作为火星探索和殖民的主要载体。

2023年4月20日8时33分,进行了首次发射工作,但以失败告终。

一、它的出现对于人类探索太空意义重大

SpaceX“星舰”的目标是登陆火星,实现人类火星移民,这是人类太空发展史上最大胆的探索决定之一。早在2007年,马斯克就表示希望人类在未来得以探索并殖民火星。要知道在人类太空探索史上,无论是苏联,还是美国都没有成功登陆火星。SpaceX作为一家民营企业,却将目光瞄向了火星,且有实质性的行动,这是一个非常大胆的决定。它一旦实现,将在实现太空旅游、探索月球和火星、降低太空探索成本和推动太空开发和商业化等方面有着非常重大的历史意义,具体如下。

发射升空画面

实现太空旅游:“星舰”可搭载大量的乘客,使得太空旅游成为可能。这将为人们提供一种独特的旅游体验,同时也可以促进太空科学和技术的发展。

探索月球和火星:“星舰”可用于在月球和火星进行探索和研究,这对于人类了解这些行星的生命起源、地质构成、大气环境等方面具有重要意义。此外,“星舰”还可用于建立基地和实现长期居留,为人类进一步深入探索提供了支持。

降低太空探索成本:“星舰”的可重复使用和多功能性使得太空探索的成本大幅降低,从而使得更多的科学家、工程师和研究人员可以参与太空探索,并且推进太空科学技术的发展。

推动太空开发和商业化:随着“星舰”技术的发展和完善,它还可以用于太空资源开发和商业化。例如,太空采矿、太空工业制造、太空旅游等,这些都将为未来的人类社会带来更多的经济和科技价值。

发射升空

多台发动机熄火

二、它的尺寸和体型都非常大

SpaceX“星舰”是人类航天史上最大的火箭,超过了NASA的“土星五号”火箭。“土星五号”火箭是1960年代末期和1970年代初期,美国在阿波罗计划中使用的一种运载火箭。它的高度达111米,发射重量为3038615千克,运载能力上月球轨道可达45吨、近地轨道118吨。土星五号火箭曾经成功地将阿波罗11号、阿波罗17号和天空实验室等载人和非载人航天器送入了太空,在SpaceX“星舰”成功之前,它依旧是迄今为止世界上体积最大的火箭。

密集的火箭发动机

但SpaceX“星舰”的发射成功率注定不高,在未来还有较长的路要走。它的发射质量虽然大,但它采用了33台猛禽发动机组成,发动机越多带来的问题也就越多,系统更复杂,随之而来的就高失败率。就连马斯克在发射前就已经公开表示,首次发射成本约30亿美元,并估计星舰发射成功的概率约为50%。就像苏联时代发展的N1运载火箭一样,第一级推进装置由30台NK-15火箭发动机组成,发动机排成两个环,外环24台,内环6台,SpaceX“星舰”走的也正是这一路线。这种设计复杂的发动机群导致输送推进剂的管道设计也很复杂,发射成功率极低,这也是N1火箭失败的最终原因。

N1运载火箭由30台发动机组成

三、注定失败率极高

1969年2月21日,N1火箭进行了首次发射,但在飞行68.7秒后,发动机在空中停车,69秒后在空中发生爆炸,第一次发射失败。1969年7月3日,第二次发射再次失败,此次发射由于一颗松动螺柱被吸入燃料泵,导致29台发动机无法正常工作,发动机停车23秒后火箭爆炸,发射塔,也被摧毁。1971年6月24日,N1火箭开展第三次发射工作,同样以失败告终,发动机在起飞后就不正常转动,51秒后在空中爆炸。1972年11月23日,开展第四次发射工作,但同样以失败告终,原因是一台发动机遭遇纵向耦合振动,其它的发动机受影响,在51千米的高空发生爆炸。

此后,由于发射迟迟不能成功,加上资金投入难以承受,苏联最终放弃了N1火箭的研制工作。所以,在未来SpaceX“星舰”要想成功并非易事。

那么作为现阶段最大的运载火箭,SpaceX“星舰”到底有多大呢?为了做直观的对比,我们专门找到了它与现役主流运载火箭的对比图。从图中我们不难看出,它无论是尺寸,还是发射质量都远高于其它的运载火箭,而图中这10款运载火箭则是当今世界上各国最大和最成功的运载火箭。为了做直观的对比,我们将列举SpaceX“星舰”和中国长征5号的数据对比。

SpaceX“星舰”的高度约为120米(约等于一栋40层大楼的高度)

直径9米

起飞重量超过5000吨

近地轨道运载能力约为150吨

SpaceX“星舰”

长征5号火箭全长为57米

直径5米

起飞重量为854.5吨

近地轨道最大运载能力为25吨

从以上的数据中我们可以看出,我国目前最大的长征5号运载火箭与SpaceX“星舰”差距较大。但长征5号的发射成功率83.3%(6次发射5次成功,1次失败,未来有望提升到98%以上),SpaceX“星舰”目前则为“零”。同时,我国也在布局长征9号重型运载火箭的研发工作,且已经于2014年12月确定,将在2030年左右实现首飞,长征9号的推力可达5000吨以上,近地轨道运载能力至少100吨,将被用于中国的载人登月任务。为此,让我们拭目以待!

注:以上数据来源网络,仅供参考!

(潜望者2023年4月21日著,未经授权请勿转载,抄袭必究!)

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