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118米超级火箭,这家伙牛在哪儿?

发布日期:2018年10月16日  来源:科普中国   浏览次数:1876

  BFR火箭框架结构,图片来源:space

  马斯克又搞了个大新闻!近日,他宣布要打造118米的可重复使用火箭,将之命名为BFR火箭。

  这个火箭的最突出特点在于使用了全新的发动机、第一级和轨道级,载荷上变化巨大。能够载客100人的宇宙飞船也做了不少改进,比如重新设计了新的尾翼和着陆装置等。2017年展示的BFR火箭有六台猛禽发动机,其中四台是针对空间使用而优化的大喷嘴真空版,即适合在宇宙中飞行,还有两台是着陆时所需,比如进入火星大气层时使用。但是在今年9月公布的版本中,SpaceX直接将七台猛禽发动机安装到摆渡飞船上,因此能够提供强大的驱动力。

  BFR火箭全靠猛禽发动机推动,突破来源:universetoday

  SpaceX打造的BFR火箭其实是一种行星际运输系统,其核心在于太空船部分。能够搭载100名人员,并且具备在火星上垂直起降的能力。为此SpaceX设计了两个可移动的空气动力鳍,有助于飞船在地球和火星等大气层再入时安全着陆。值得注意的是,SpaceX的设计方式其实与航天飞机有很大区别,航天飞机是滑翔降落,而SpaceX的方案是像跳伞一样降落,最后通过发动机点火降速,并且完成垂直降落。这种降落方式的特点是不需要跑道,能够直接上火星。关于垂直降落的问题,SpaceX公司在Falcon 9火箭的第一级上已经实现,该方法也具备降落在月球上,可以说是一举多得。

  与阿波罗登月有何区别

  尽管BFR升级后重量有所增加,但作为行星际传输系统,马斯克还有很长的路要走。

  本月,日本亿万富翁Yusaku Maezawa已被选为第一个绕月飞行乘客,SpaceX也将通过商业绕月飞行测试BFR火箭的性能。绕月飞行可说是BFR火箭的第一次尝试,但不代表其能够在短时间内登陆月球。

  BFR火箭在轨道上的情景,图片来源:spacex

  阿波罗任务的目的是登月,并且在月球上进行考察,其降落方式和BFR火箭非常相似,均采用跳伞模式,最终通过发动机反冲推力实现降落月球表面。至少在2030年之前,BFR火箭的商业飞行都不涉及登陆月球,只是测试地月轨道的飞行能力,因为BFR火箭的目标是前往火星。我们也可以认为,下一步马斯克将开始又一次商业太空游的高潮,载人绕火星飞行,然后返回地球,这绝对是一个非常吸引人的空间旅游项目。也能够为马斯克积累更多的资金,完成火星移民。

  SpaceX绕月飞行后该做些什么

  日本亿万富翁的第一次商业飞行预计在2023年实现,目前SpaceX将大部分人力和财力都投入到研发行星际传输系统上。凭借商业模式凑集资金,这也是SpaceX惯用的手法。在2023年载人绕月飞行之后,SpaceX显然会继续推进这个太空游项目,一位游客几千万美元的资金投入也是SpaceX实现最终目标的一个重要资金来源。

  目前摆在SpaceX面前的是猛禽发动机的研发,该发动机是SpaceX未来所有型号火箭的基础,可以说没有猛禽发动机,SpaceX公司也不要开下去了。现在猎鹰火箭使用的还是梅林1D系列发动机,要过渡到猛禽发动机,仍然需要数年的时间。

  SpaceX的成功历史关键在于解决了发动机的问题,重型猎鹰能够实现多台发动机并联就是成功的基础。苏联N1登月火箭的失败就是没有搞清楚并联发动机的问题,并不是说数十台发动机并联这种设计就是有问题的。SpaceX第二个核心技术就是让火箭垂直起降,在BFR火箭的最终设计中,第一级火箭要直接返回发射台,形成航班化,重复使用数十次以上,这样才能大大降低发射单价。火箭垂直起降技术也能够在其他天体上使用,比如登陆月球、火星,都需要这样的技术。不需要借助发射场,直接降落就好,更不需要载人飞船。

  BFR运输系统与空间站对接示意图,图片来源:spacex

  马斯克测试火箭垂直返回技术,图片来源:spacex

  其实BFR火箭推出之后,载人飞船就变成了一个过时的产品,美国宇航局还在研发猎户座飞船。相比较而言,BFR火箭的定位相对高多了,能够搭载100人前往火星,比美国宇航局3人制登陆火星的方案优越不少。

  放眼未来,BFR还能登陆其他天体,其本质上就是一个行星际传输系统,能够从地球上出发将货物或者宇航员,送到太阳系中的任何地方。

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