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大佬们的太空梦

Havid 哈读
2024-09-21


2022年第 1 篇文章


#1.Starship背景简介


熟悉我的人知道我是Elon Musk的小迷弟,为此我曾写过《马斯克的星际之门》,一个相熟的朋友是这样评价的:“你那公众号写的都是些啥啊,又长又无聊,只有马斯克那篇还可以凑合一看”,摊手。


Anyway,最近又看了马斯克参加美国国家科学院视频会议的视频(B站有中文字幕版本),里面又有不少内容可以说道说道。会议的一开头是马斯克播放一个演示视频,结果现场没有声音,哇喔,尴尬...

贴心的我从Youtube给你搬运来了高清原版视频,时长一分半钟,里面的内容,除了这个科幻感极强的封面是我手动添加的,其它都是实景实拍,不是电脑CG生成的。

感觉是挺酷,但是不了解内情的人看着是有点懵的,我们先稍稍讲一点背景知识。其实这个视频讲的是Starship的最新进展,那么Starship是什么呢?看下图


Starship,顾名思义就是星际飞船,它是一个二级推进火箭,下面的圆柱体是一个推进器,有一个专门的名字,叫Super Heavy Booster,不同的版本使用不同的代号,最新的版本代号是BN4,上面这一截被起吊机抓着的黑色的东西,准确的叫法应该是"Starship spacecraft",但是在通常的说法里面,直接就叫"Starship",目前最新的版本代号是SN16。这两截都是可以单独测试的,然后再组装成一个再进行测试,你在视频里看到的不少镜头都是单独在测试某一部分。


Starship是正在研发当中的下一代火箭,已经接了NASA的订单,打算用它时隔半个世纪之后重返月球,后面还将用它去火星以及更远的地方。我们从图片看,感觉这东西不小,但是实际是多大呢?


这是"Starship spacecraft"的外形参数,高度50米,直径9米


这是Super Heavy Booster的外形参数,直径当然也是9米,高度70米


那么整个火箭就是120米,直径9米,也就是一个相当于40层楼高,面积为64平方米的庞然大物。。。


先停下来,想像一下这个东西有多大


我们用图片对比更直观,下图的右侧是鼎鼎大名的"土星五号",1960年代就是用它把人送上月球的。


虽然我们一直听说马斯克在研发"可回收"火箭,但是之前的Falcon 9(猎鹰9)其实是"部分可回收",只有下面的那一截推进器可以重复使用,而现在的Starship是真正的可回收


在实际的发射过程中,Booster是不离开地球的,只是起到一个助推的作用,然后在空中分离之后返回地面,被一个抓手抓住并固定。"Starship spacecraft"则会真正的离开地球,去往遥远的未知远方,所以这两个东西都装有发动机,都可以重复使用,其中"Starship spacecraft"装有六台猛禽发动机(Raptor engine),"Super Heavy Booster"装有二十九台(后面会扩展到三十多台)猛禽发动机。这玩意长这样



左侧是Raptor engine的常规版本,右侧是喷口更大的"真空版"


朋友画外音:废话这么多,还不如直接用一个视频演示一下全过程


安排!!


注意,下面这个视频是电脑合成的,只是一个演示效果


背景就先简单介绍这么多,毕竟,我也不懂啊...



#2.会议内容


1. 项目进度


Starship的首次入轨试射会在今年的1月份或者2月份进行,马斯克说他对于首次试射成功抱的期望值不高(可能是战术性低预期,也可能是快速迭代方法论决定的,关于SpaceX的快速迭代方法论,请看马斯克的星际之门),但是今年安排了高频率的发射,相信会达到目标的。


目前Starship生产,主要受制于Raptor engine的生产速度。


2. 为什么使用不锈钢

即使我们完全没有背景知识,从外观上我们也可以看出来Starship跟其它的火箭长的确实不一样,没错,它的外面使用的是不锈钢而不是通常的碳纤维。这个问题,在这次会议上,有科学家也问了马斯克,因为在一般的航空常识中,不锈钢这种材料过重。

马斯克回答说,首先这两种材料的成本差异极大,相差差不多四十倍(关于成本的重要性,请看《马斯克的星际之门》)。咱们通常看到的火箭,外面白色那层漆就有几吨重,而且给这么大物件上漆难度也很大。

碳纤维被放弃了,因为它有可能被LOX(不知道是什么也不敢问)点燃,而且难以准确成型,难以焊接。

相较而言,在低温条件下,不锈钢的性能与碳纤维大致相同,易于焊接,韧性强,价格便宜。在重返大气层时也能抵御高温,所以只需要用较轻的瓦片做部分隔热罩。


3. 备用星球论

马斯克认为:特斯拉的使命是帮助人类过渡到可持续能源,SpaceX的使命是确保人类得以长期生存。

他认为核聚变技术是没有必要的,因为我们已经有了一个巨大的核聚变反应堆在外太空---太阳。

只需要少量的太阳能就可以为所有的人类活动提供动力,比如100公里见方的太阳能阵列就可以为整个美国供电,我们需要的是太阳能和电池这种临时存储设备,我们地球也拥有所有必要的材料(铁、锂、硅等)。

对于人类的长期生存,他说,自然或人为的事情最终会导致文明的终结,比如一场比 COVID-19 更严重的流行病、不断降低的出生率、核爆世界末日,或者彗星的直接撞击。他指出,尽快将人们转移到火星和其他地方对于“保存意识之光”至关重要,这就是所谓的「备用星球论」。

讲到“备用星球论”,就得提到另外一位大佬,亚马逊的贝索斯。前几天花了不少时间看了亚马逊的编年史和所有24封《贝索斯致股东信》的英文版,也有不少的收获和感触,新挖一个坑,放在另外一篇文章再讲,今天主要讲贝索斯的太空观。

贝索斯在亚马逊之外,也创办了一个太空公司--蓝色起源。他认为“备用星球论”太过遥远,让人缺乏动力,但是「地球是有限的,如果世界经济和人口不断扩张,人类就一定要到外太空发展。

尽管我们常常会说,地球在可观测的宇宙中多么微不足道,它是宇宙中几万万亿颗恒星中平凡的一颗---太阳,旁边的一颗小行星,但是对于人类来说,或者对于目前已探测的太阳系行星,它都是最为特殊的一颗,有多少人愿意去火星生活?

贝索斯认为,我们必须到外太空去,是为了保护这颗最为特殊的星球。人类面临的一个基本的长期问题是,地球的能源终有耗尽的一天。

他说,综观人类的历史,我们的能源利用率确实是一直在提升的,这也是"理性乐观派"一直用来反驳"地球能源终有耗尽的一天"这个观点,但是我们总的能源消耗量以每年大约3%的速度在增加,这是指数效应,相当于每25年增加一倍,从长期看,这非常可怕。

那么如果我们必须到外太空去发展,就一定需要星际飞船吗?一定需要生活在某个星球的表面吗?

贝索斯Say No。他倾向的是普林斯顿大学杰拉德.欧尼尔教授的设想,称之为"欧尼尔殖民地",基本的概念是,建造一些围绕着地球转的人工世界,这样子的好处有不少,理论上面积比其它行星大得多,离地球近,往返和通讯都容易,旋转的离心力相当于重力场等等。


贝索斯的设想是,我们独一无二的星球用于生活和造访,把重工业和所有会造成污染的产业,统统移到地球以外的地方进行。。。

来,感受一下想像图


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