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飞向火星中的爆炸!依然是人类航空历史的里程碑

琥珀风筝 陌上美国 2023-06-06
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虽然在家会跟娃吹当年读书就是靠物理、数学横扫的,但是实际上咱现在牛顿三定律忘光、数位长了还能少写0或者小数点放错位置,武功全废了。

不过这不妨碍看到星舰这样的工程,振奋人心之余,一边重温儿时的物理梦,一边写下此文。



01. 火箭历史

如果我们从一个5英尺9英寸(1.75米)平均身高的美国男子出发,增高十余倍,就成了2021年7月将前首富杰夫·贝佐斯(Jeff Bezos)运送到太空边缘的火箭新谢泼德(New Shepard)的高度,61英尺(18.6米),大约有五层楼高。这款火箭没有足够大的发动机或足够多的燃料,不能将自身推入地球轨道。


来自Insider

为大众熟悉的SpaceX公司的猎鹰9号(Falcon 9)火箭有230英尺(70米),相当于24层楼高。它在2020年5月,实现人类首度发射由民间私企主导的载人太空飞船的壮举。

大家对发射的画面应该依然记忆犹新,当时我们清晰地看到,箭体因液氧煤油发动机进入发射准备状态,被大量雾气笼罩。这是液体燃料从低温状态转移到高温箭体之后,造成周边空气凝结,加上温度较低的液态氧注入后,产生沸腾现象,也会排出大量的冷凝水蒸气气体。

来自NASA

而由冯布劳恩主设的土星5号(Saturn V),雄踞了拥有人类历史上最强大的发动机的火箭的位置50多年。为阿波罗计划提供动力的土星5号比猎鹰9号大约又高了100英尺,达到363英尺(110.6米)。他们提供额外的推力,推动宇宙飞船越过地球轨道驶向月球。

那时候连台式计算机都没有出现,但是不妨碍科学家和工程师们用纸和笔,踏向星辰大海的征程。


记得在SpaceX的猎鹰9号成功飞向太空之余,有些声音则在质疑,这并没有突破前苏火箭的动力记录

别急。

2017年,美国宇航局(NASA)启动一项名为阿尔忒弥斯(Artemis)的新计划,要建造一个绕月运行的空间站,并在月球南极表面建立一个永久性的人类驻地。最终,NASA希望在那里开采资源,将宇航员送上火星。美国宇航局的强大的火箭SLS,当前迭代称为Block 1亮相了。它比自由女神像更高,322英尺(101.2米),约30层楼的高度。

作为Artemis项目的主要合作方,SpaceX公司的星舰(Starship)及其超重型助推器Super Heavy Booster也开始伫立在德克萨斯州博卡·奇卡(Boca Chica)的海岸线,由那里的SpaceX基地进行开发和测试。

这成为人类有史以来最为强劲的火箭,高达394英尺(120米),体积空间一万立方米,移动轨道运载能力是土星5号的2.5倍。两个主要部分,下端的超级重型推进器和上端的星舰飞船,都将被设计为可重复使用,能够飞回地球进行软着陆。SpaceX的猎鹰9号火箭数十次任务执行中,已经把这种设计稳定成常规操作。




02. 星舰登月和火星第一步


星舰需要首先完成成功进入太空轨道的发射,这是火箭能够载人飞行或登陆月球之前的关键试飞。


而今天的发射就是星舰第一次飞船和推进器两部完整组合,朝这个方向的首度实验。之前我们多次看到的只是星舰飞船部分的原型机SN系列的测试,一直爆炸到SN15才完成了星舰的第一次无爆炸的高空测试。



今天,从SpaceX发射控制台内部的声音就能察觉,大家是一路欢呼的。因为这意味着第一个胜利圆满取得,星舰在首场试飞中,成功实现了不破坏发射塔,以看似不同的方式离开地面的主要目标,干净地升空;并且在失去控制之前,达到了最大空气动力压力的临界发射点。

不过由于设计原因,SpaceX建的发射台位置偏低,导致发射台下面的混凝土都被炸裂喷出,巨大的喷射能量带来的风沙走石,让SpaceX发射基地西边停车场的一辆车都被击到报废。



根据SpaceX公司在其网站上发布的信息,该次试飞最佳预期目标是,星舰飞船能够飞行大约90分钟。

并期望星舰飞船飞入距地球至少90英里(150 公里)的太空,然后再返回大气层,并坠入夏威夷附近的太平洋。 

不过恰如伊隆·马斯克(Elon Musk)谈到的那样,“该火箭有上百万种失败的可能,” 星舰在发射几分钟后爆炸。



飞行不到四分钟后,星舰飞船未能按照设计与下面的超重型火箭成功分离,组合飞行器发生颠簸翻滚,终于爆炸。

这次该两级火箭飞船未能飞过23英里(37公里)的高度,这距离太空边缘还不到一半行程。

从视频来看,当时发动机有8个都未能点火成功,包括最内环的2个。


不过美国美国航空航天学会(American Institute of Aeronautics and Astronautics, AIAA)第一时间发表致电,祝贺了SpaceX团队今天的星舰飞船试飞,称这次飞行为“一个重要的里程碑,将从工程数据中学到很多东西”。并称很高兴看到商业航天发射公司推动该行业向月球和火星迈进,“突破界限将带来成功”。


整体情绪都处于虽败犹荣的状态,最早再过几个月SpaceX的星舰将再度向太空挑战。



03. 钢铁侠的SpaceX


SpaceX公司是有“钢铁侠”之江湖名号的创业奇才马斯克于2002年成立的航天公司。



从某种程度来说,马斯克带领的团队,确实做到了梦想有多远,脚步就能多豪迈。


数据说话,美国在负载发射次数上,从2019年的76%快速提升到2020年占据全球同类发射的92%和2021年的93%的比例。而SpaceX的星链发射,同期从2019年占全美同类载重发射的47%,飞速增加到2020年的87%,和2021年的81%。



SpaceX一个季度,发射502次太空飞行器,比其他国家地区的总和还要多几倍。


基本是全世界各地举国之力,追赶不上一个私营企业。


此处应该有马斯克瞭望浩瀚星空的自信的眼神。


图片来自WSJ

(不妙,我得截稿了,原因竟然是到了要按推广的约定发文时间了,感觉自己还没写尽兴呢。大家想不想要Tom叔,咱们的国防导弹专家给来一期火箭和星舰的科普?如果感兴趣请提出一些好问题,小编我可以去约。)



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