Spacex火箭专利
在新计划的发布会上，太空探索技术公司展出了完成的星舰第二阶段全尺寸原型MK1。太空探索技术公司创始人埃隆·马斯克(Elon Musk)在一次演讲中表示，太空探索技术公司计划在今年进行MK1的无人飞行测试。此外，原型机MK2也在建造中，随后是MK3和MK4...太空探索技术公司正在不遗余力地推动星际飞船计划。
据太空探索技术公司官方网站介绍，“星舰”将被用于前往“地球轨道、月球、火星以及更远的地方”。马斯克一再强调，他创造太空探索技术公司的目标主要是帮助人类移民火星。从星舰的设计参数来看，显然是针对这个目标的。那么，史上最强的运输能力，史上最多的发动机，轨道加油，火箭重复使用，会不会...这些挑战人类科技极限的黑科技会实现吗？人类火星计划会成为现实吗？
迭代星舰从想象走向现实。
在太空探索技术公司的官方网站主页上，并排展示了四个项目。前两个项目是猎鹰9号和猎鹰重型，两个现役运载火箭项目，第三个项目是龙飞船，这是太空探索技术公司的“运输机”，已成功向国际空间站运送物资，明年将升级为载人飞船，向国际空间站运送宇航员。最后一个项目属于未来。它有一个科幻的名字——“星舰”。
按照太空探索技术公司的概念，星舰的机舱可容纳100人，其一级“超重型”还拥有前所未有的超级推力。马斯克在9月份发表评论称，“星际飞船”系统将是人类在火星上建立一座自我维持的城市的最快方式。
被称为“疯子”的马斯克多次强调，他创造太空探索技术公司的目标主要是帮助人类移民火星:2016年，马斯克公布了“星际运输系统”(ITS)的设计概念，该系统将专门用于太阳系内行星之间的运输。马斯克当时表示，他的最终计划是每26个月向火星运送1，000人，目标是在50-1，000年内在火星上建立一座百万人口的城市。
太空探索技术公司也在反复调整设计和系统的名称。比如2017，ITS改名为BFR(大型猎鹰火箭)，设计指标也降低了。之后，该项目更名为BFR，并不断更新设计，几乎恢复到原来的水平。
2065438+2008年9月，太空探索技术公司公布了第一位购买BFR绕月飞行“船票”的乘客——日本富翁前泽外川智子。他计划在2023年去月球。
2018 165438+10月，太空探索技术公司宣布BFR计划正式更名为“星舰”。在这个运输系统中，第一级/助推器称为“超重型”火箭，上面级/飞船称为“星舰”。两者组成的系统也统称为“星舰”。
“星舰”这么快就进入了现实，太神奇了。太空探索技术公司很快生产并测试了几个“星舰”原型，甚至包括全尺寸原型MK1。
时间回溯到2065438+2009年7月。太空探索技术公司在美国得克萨斯州南部的博卡奇卡试验场对“星舰”原型机Starhopper进行了自由悬浮试验，创造了飞行高度150米的新纪录。
2019年9月底，太空探索技术公司在发布会上展出了Starship上面级的全尺寸样机MK1。这艘50米高、直径9米的巨型飞船配备了3台猛禽发动机，飞得比星虫还高。在发布会上，马斯克表示，MK1将可能在1个月后进行20公里高度的试飞。
另一台原型机MK2也在生产中，预计下线时间晚于MK1。MK3和MK4预计将在6个月内完成，并进行首次轨道飞行。MK5也在计划中。
国家太空探索技术首席科学传播专家庞之浩也表示，太空探索技术公司多次更改“星舰”项目的技术参数，显示其技术远未成熟，但却大胆采用新的技术和方案，不怕失败，并在实践中不断完善。这种做法值得学习。
历史上第一级火箭最多有37个发动机。
马斯克在太空探索技术公司会议上介绍，星舰系统的上面级高50米，直径9米，干重200吨，未来有望优化到120吨。配备6台猛禽发动机，近地轨道运载能力最终将达到150吨；返回地球的载荷重量为50吨，推进剂加注量为1200吨。星舰的船舱空间为1100立方米，可搭载100人。
一级“超重型”火箭的指标更夸张。它直径9米，高68米。它装有37台猛禽发动机，起飞推力约为7500吨，是阿波罗载人登月计划使用的火箭土星五号的两倍，也是人类历史上推力最高的火箭。现在已经退役了。
第一阶段37台发动机也是创纪录的。目前，太空探索技术公司的猎鹰重型(Falcon Heavy)是世界上推力最大的运载火箭，发射时27个梅林发动机并行工作。
当时“猎鹰重型”发射前，外界对这种“推力和数量不足”的火箭工作模式表示担忧。27个“梅林”发动机并行工作，可能会在飞行中因* * *振动而爆炸，这曾是该型火箭最大的技术挑战之一。马斯克自己也说过，只要火箭没有在发射台上爆炸，就是成功的。幸运的是，猎鹰重型成功发射。此前，苏联为了实现载人登月，采用了30台发动机串联工作的一级火箭设计，但4次发射均告失败。
“多个引擎协同工作确实风险很大。如果一个或两个发动机出现故障，与之对称布置的发动机没有顺利关闭，甚至一次爆炸，整个火箭都会毁于一旦。”毛鑫愿意说。
“比如N1火箭，理论上并非完全不可行，但关键是为了同时使用这么多发动机，需要很多辅助设施，包括各种燃料供应、电子电路、结构控制系统等。例如，如何设计通过泵循环合理分配燃料的系统以及如何开启和关闭这些发动机的控制系统需要很好地协调。”毛鑫愿意介绍。
太空探索技术公司在设计多引擎火箭方面有丰富的经验。毛鑫想说，太空探索技术公司已经通过自己的实际例子证明了技术的可行性。“猎鹰重型火箭的第一级有27个梅林发动机，几次发射都很成功。”
“太空探索技术公司对火箭燃料系统的分配、控制系统和辅助系统的研究非常深入。尤其是猎鹰火箭的第一级/助推器回收时，不是9个发动机一起工作，而是按照不同的量一步一步工作。这体现了非常高的火箭发动机控制水平。”毛鑫想说，由37台发动机组成的“星舰”第一级是可行的，不会成为技术瓶颈。
此外，毛鑫想提一下，太空探索技术公司的设计在成本上也有优势。“小型发动机可以量产，成本比用几台大型发动机低很多。另外‘星舰’还可以回收，所以目前的方案也是太空探索技术公司基于现有技术可以做到的，甚至是最优方案。”
“太空加油”让飞船走得更远。
也许我们很快就会看到星际飞船的发射。太空探索技术公司说，“星舰”的首飞将在2021年实现，但早期飞行将是无人驾驶的，可能用于通信卫星发射。
至于去月球和火星，就要“太空加油”了。在发布会上，马斯克详细介绍了“星舰”的“轨道补给”计划。按照设想，载人飞船将首先飞往地球轨道待命，然后发射第二艘装载燃料的飞船作为“加油机”。这两个航天器将相遇，实现在轨燃料转移和加注，然后载人飞船将前往月球或火星。马斯克说，“星舰”的对接比“龙”飞船与国际空间站的对接更简单。"这是在月球或火星上建立基地的另一个关键."
毛鑫想评论说，“太空加油”技术非常困难。一方面，向太空发射任何载荷都是非常复杂的；另一方面，在失重环境下进行大规模的液体运输，技术难度较大。
然而，毛鑫愿意认为“太空加油”对人类的“航行”非常重要。“实现‘太空加油’，意味着成本可以大大降低。比如可以通过多项任务不断补充燃料，让单一任务所需的巨大负荷得以分散，整体降低成本，提高成功率。”
不管怎样，恐怕我们还有很长时间才能登陆火星。
按照美国国家航空航天局此前的计划，美国政府主导的载人火星任务预计将在本世纪30年代中期启动，而马斯克的计划则激进得多，声称要在2024年载人登陆火星。然而，鉴于太空探索技术公司中长期规划的一致性，很少有人认真对待2024年火星计划。
“按照现有的蓝图，‘星舰’离开地球进行更成熟的月球探测和初步的火星探测是没有问题的。”毛鑫想说，“但是挑战载人登陆火星还是很难的。”
毛鑫想说，载人登陆火星的一个重要挑战是如何返回。“考虑到火星的大气阻力，如何登陆，如何返回，对于包括‘星舰’在内的人类来说，目前几乎是不可能完成的任务。”
“如果挑战载人登陆火星，需要做很多其他的技术开发，甚至在火星上生产火箭燃料，因为从地球上取是非常不现实的。这也意味着巨大的资金成本和技术挑战，即使是美国、俄罗斯联邦和中国这样的单一国家也不太可能完成。”毛新远说，“这可以算是人类的一个宏伟计划，但目前人类还远没有到这一步。”