马斯克前往月球和火星的SpaceX公司的“星舰”飞船开发情况如何?
要说 SpaceX 是世界著名的宇宙公司,恐怕谁也不会否认。 猎鹰9号 ( Falcon9 )火箭的发射成绩是是很成功的。被称为 龙飞船 ( Crew Dragon ) 的国际空间站运输船,“ 星链 ( Starlink )”计划在地球近地轨道发射数万颗庞大数量的卫星,试图构筑全球宽带环境。 埃隆·马斯克 主导的太空 探索 技术公司颠覆了以往Old Space的所有想法,积累了很多意想不到的业绩。
这次来聊一下马斯克的“ 星舰(Starship)计划 ”。恐怕这是大家比较关心的一个项目。在此,介绍一下迄今为止SpaceX的“ 星舰 ”开发情况,以及正在准备的“ 超级重型助推器(Super Heavy) ”,以及未来的 月球 和 火星 之旅。
先简单介绍一下 SpaceX 。SpaceX 是世界领先的航天公司, 埃隆·马斯克 (Elon Musk) 担任 CEO。他从事的项目业务很多, 猎鹰9号 、 猎鹰重型火箭发射业务 、 星链项目大型卫星 星座 全球宽带业务 、 国际空间站ISS货运龙飞船 、 载人飞船龙飞船 (Crew Dragon)等业务。
星舰 高9米,直径9米。引擎是SpaceX开发的猛禽引擎。以液态氧、液态甲烷为燃料。非常 时尚 的设计和独特的形状。据说可以搭载100名乘客和大量的物资。顺便说一下, 星舰 的上部有条纹,带有这种条纹的 星舰 是载人用的。 星舰 的上部有瞭望区、私人客舱、公共空间、货物放置场等区域,甚至还有为了不被炸而设置的太阳风避难区域。
星舰 是能够将卫星送入轨道,进行月球和火星旅行的宇宙飞船。到目前为止,进行了SN15的测试。那么,它们又经历了怎样的开发呢?
首先,在 星舰 的测试开始之前,用“ 星虫( Starhopper ) ”测试机进行测试。正如其名, 星虫 的目的在于验证上浮和着陆的技术。2019年4月3日,首先进行了被称为 静态燃烧试验 ( Static Fire test )的不发射形式在地面上进行 引擎喷射 的试验。之后,顺利完成。2019年7月25日,成功上升到约18米的高度。2019年8月27日,上升到150米高空,悬停也成功。之后,着陆试验也取得了成功。
还有初期阶段的原型MK1。2019年11月20日,油箱在加压测试过程中损坏。之后停止制造Mk2,将Mk3改名为SN1,进行设计改良和制造。然后,2020年2月28日,SN1挑战燃料罐的加压测试,结果确认了测试损坏。SN2、SN3连续在同一测试中失败后,2020年4月26日,SN4进行加压测试,结果显示是成功。SN4也预定进行高度150米的试验飞行,但是在2020年5月29日猛禽引擎的燃烧试验中爆炸了。
2020年8月4日,SN5在150米高空成功进行飞行试验。SN6也进行了类似的飞行试验。在SN7中,罐壁厚度不同的SN7.1和7.2被制造了出来,这两个型号只从事燃料罐的极低温试验。
2021年2月10日,搭载了鼻锥和机翼的完整姿态的SN8在12.5公里高空进行了首次 高空飞行试验 ( High Attitude Flight Test ),从发射到再突破的试验均取得了成功。但是因为油箱减压的原因着陆失败。SN9也同样如此。
2021年3月4日,SN10在 高空飞行试验 中成功着陆,但着陆8分钟后爆炸。实际上,着陆时的速度比预想的要快,着陆时受到的冲击很大,所以燃料甲烷泄漏导致了爆炸。
2021年3月30日,SN11在雾中进行了第四次 高空飞行试验 。SN11由于管道系统的故障引擎发生异常。最终机体在空中解体、爆炸。因此,取消了SN12、13、14的制造。
然后是,制造机体、引擎、姿态控制系统等改良的SN15。SN15于2021年5月6日飞行,首次软着陆成功。
顺带一提,据说SN16用于展示,SN17被废弃,SN18、19取消了生产。
超级重型助推器 的组装,测试才刚刚开始。让我们按照时间顺序来分析。顺带一提, 超级重型助推器 的测试与 星舰 不同,使用BN和助推器的标记,并分配编号管理测试。
首先是 BN1 ( 助推器1 )。 BN1 于2021年3月完成。其目的是确认制造、组装以及运输到发射台。现在,因为达到了目的,所以报废了。
其次是 助推器2 。助推器2分为 BN2 和 BN2.1 进行测试。 BN2.1 与实际的 超级重型助推器(Super Heavy) 相比是缩小了很多的小型储存罐。据说是想用这个储存罐收集各种各样的情报。2021年6月,在这个储存罐中放入液体氮气,进行了 低温化的加压试验 和 焊接部分的长时间耐久性试验 。值得一提的是,BN2被用作 助推器3 的一部分。
再有就是 助推器3 。2021年7月19日,进行 助推器3 的 静态燃烧试验 ( Static Fire Test )。有报道称,试验后的 助推器3 将被转移到制造现场,并搭载 星舰 的SN15、16飞船,在今后进行飞行试验。
而且,现在开始着手推进 助推器4号 ,实际搭载 星舰 ,目前,正在进行首次发射试验的准备中。该实验预定在2021年底实施,2021年8月8日已经做好了以下准备。 星舰 将搭载 SN20 进行首次飞行测试。
实际上,从地球发射到环绕地球的轨道、月球和火星的时候,都是将 星舰 搭载到 超级重型助推器(Super Heavy) 上发射的。请看下面的想象图。这是正好从地球发射升空,在某个高度 星舰 与 超级重型助推器(Super Heavy) 分离的瞬间的画面。这样,分离后的 星舰 将飞向月球和火星,就像之前测试过的那样,登陆或升空。而且,实际上,它也被NASA选定为 阿尔忒弥斯计划 的月面运输机(着陆器)。
另外,还有这样的构想。那就是,在世界任何一个地方都能在1小时内移动的子弹式海外旅行。 超级重型助推器(Super Heavy) 搭载 星舰 从地球发射之前是一样的,但是在某个高度分离 星舰 ,飞出到宇宙空间一次,之后为了到达地球上的目的地,从宇宙再突入大气层,然后进行着陆。
SpaceX 公司以如此快的速度进行着人类从未尝试过的开发和测试,这让人不得不感慨马斯克的能力。
埃隆·马斯克 为了移民火星,创立了 SpaceX 公司。这些资金包括特斯拉, 埃隆·马斯克 使用自己创立的企业和基金的利益,作为 SpaceX 公司的运转资金。之后,随着卫星发射事业的成功,还有其他国家的发射事业的合约金,将移居火星事业运营稳定。把订金的利润交给星舰开发,是投入的状况。
未来,星舰研制成功后,靠近地球范围内有很多事情要做。参与NASA的许多计划、在环绕地球的轨道上建造中继站、地球-月球的往返宇宙飞船的开发、月球基地、也有绕月轨道站的建设。这其中的关键,就是星舰。目前,人类火箭种类中,发射能力达到100吨的,只有星舰。
埃隆·马斯克 认为 火星移民 是他的最终目标。