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spacex和中国航天的差距(spacex和中国航天哪个厉害)

我们经常说某个商家的产品是炒作概念,但是提到马斯克的星舰,只能说那些炒作概念的弱爆了,人家炒作的是理念。通过理念炒作,SpaceX的航天事业蒸蒸日上,以一个公司的名义挑战了世界上很多的航天国家。我是东城观星,我们一起来了解一下星舰的理念炒作。

spacex和中国航天的差距(spacex和中国航天哪个厉害)

一、不丢零件的完整可回收

星舰最大的理念炒作,应该是整体可回收技术。不仅一级火箭可以垂直回收,作为第二级的飞船也可以回收重复使用。飞船从发射到回收,除了燃料需要消耗以外,整个系统都是可以回收再利用的,不需要安装整流罩和逃逸塔,完全不需要扔掉任何部件,可以理解为100%可回收。当然,早在龙飞船阶段,就已经实现不用整流罩和逃逸塔了。但是龙飞船发射过程中,第一级火箭和飞船是可回收的,第二级火箭是不可回收的,而星舰系统的第二级就是星舰飞船本身,所以也是可以回收的。这是全世界第一款整体可回收的火箭发射系统。

早在龙飞船阶段,马斯克就想用底部喷火的形式实现垂直软着陆,而不是用降落伞落到海里面。但是由于大客户NASA不同意,龙飞船最终没有使用动力反推垂直软着陆的方案。但是动力反推的理念,马斯克从来都没有放弃过。这次在星舰回收上再次拿了出来,而且获得了NASA的认可。不仅在地球上可以垂直软着陆,美国的重返月球计划,也基本确定使用SpaceX的星舰来执行载人软着陆任务。

不过,虽说月球比较遥远,但是说到着陆难度,其实在地球上着陆要比月球着陆难度还要大。因为飞船要以接近甚至超过第一宇宙速度进入大气层,在大气层中会产生剧烈的摩擦,摩擦将产生一千五百多摄氏度的温度。而且,星舰飞船没有携带降落伞,完全靠自己的身体来减速,靠自己的外壳来抵抗高温,这个过程涉及到空气动力学和材料科学等多种学科知识,稍有不慎就会舰毁人亡。星舰使用了最新的防热瓦技术,独特的外形结构,以及发动机辅助的姿态调整技术。

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最后一个环节,就是接近地面的时候,启动发动机,用动力反推的方式竖直平稳着陆。最后这个着陆环节是最惊险的,因为前期经验不足,多次着陆试验都在这个环节发生了问题,不是炸毁,就是摔坏。一个重要的原因,就是飞船回收的时候,燃料箱已经没有多少燃料了,利用空气动力减速的过程中,燃料不会老老实实呆在贮箱底部,打开阀门也不一定老老实实流出来足够的燃料。一旦发动机重新点燃,就很容易出现燃料供应不足,从而出现动力不足的现象。为了解决这个问题,他们专门设计了一套附加燃料箱,单独供应着陆时的燃料,保证发动机稳定工作。

还有一个值得一提的是一级超重助推器的回收,当别人都学着使用动力反推软着陆的时候,SpaceX的思维又跳跃了一步。人家使用发射塔来接住返回来的助推器,利用弹性缓冲来代替火箭动力反推,比以前更加安全了。当然,要想让火箭准确进入发射塔的怀抱,火箭姿态和速度的控制至关重要,精确导航也是必不可少的。如果导弹能做到这么准的话,那可真是想打鼻子不打脸的水平了,用数字来说话,那就是可以实现厘米级误差降落。

二、碳中和也被马斯克盯上了

星舰的第二个理念是环保可再生。当别的火箭都在探讨使用无毒无污染燃料的时候,SpaceX的理念已经到了可再生了。我们都知道,现在环保领域流行碳中和的概念,中国向世界郑重宣布了全国碳中和的目标节点。马斯克利用火箭碳中和,吸引了全世界的目光。

什么叫火箭碳中和呢?就是火箭使用的甲烷燃料,是用二氧化碳制备出来的,燃烧再产生二氧化碳,不会给环境增加二氧化碳。他们先收集空气中的二氧化碳,让这些二氧化碳跟水反应,在催化剂的作用下可以变成甲烷和氧气,分别收集起来就是火箭的燃料和氧化剂。

其实,马斯克真正的想法是利用这个反应到火星上去给星舰制造燃料。火星的大气层里有二氧化碳,冻土层里可能有水,让这两个物质反应以后可以得到星舰返回地球的燃料。在地球上用水和二氧化碳制造燃料,是赔钱的买卖,大大增加了燃料成本。但是,偶尔用一下,不仅是为火星提炼燃料练兵,还能很好地宣传自己。

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本来是给自己做个试验的事,人家居然就联想到了碳中和,然后把自己的这个试验规模放大,向全世界宣布自己实现了火箭碳中和。利用碳中和理念,为自己做了一个震惊世界的大广告。怎么样厉害吧。当然为了维持自己的形象,也不排除未来一直使用二氧化碳制燃料。

三、亮眼的深空运力

星舰的第三个理念是深空运力提升。我们提到火箭的运力,往往都是发射得越高,运力越低。近地轨道几十吨运力,往火星运输的运力可能也就几吨重。但是,星舰的参数很亮眼,近地轨道运力100吨,地月转移轨道运力100吨,火星轨道运力依然是100吨。怎么实现呢?太空加油!

星舰有多个版本,其中专门有一个版本是用来给别的星舰加油用的。当星舰进入环绕地球轨道以后,本身燃料已经损耗了很多了,不太可能把满载的货物运送到月球或者火星了,但是加油星舰可以给它把油给加满了,这时候就可以满血复活最大运力了。因此星舰不仅可以实现近地轨道100吨的运力,也可以实现地月转移轨道100吨和地火转移轨道100吨的运力。中国的天问一号是世界上最重的火星探测器,重量达到了5吨。但是星舰的重量能达到一千多吨,运送的货物是100吨。大家可以算算,星舰一次发射,相当于多少个天问一号。

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四、飞船也是火箭

第四个理念,星舰是飞船也是火箭。别人家的飞船就是飞船,火箭就是火箭。SpaceX的星舰同时也是火箭,严格来说是火箭第二级,使用火箭发动机把自己推送到环绕地球轨道甚至更远的深空。别人家的火箭运力,最多也就100多吨,体积也不会太大。星舰的运力虽然是100吨,但人家第二级火箭自身也算是载荷,算上飞船本身的重量,运力可就不止100吨了。50米高,9米粗的飞船,在全世界都是绝无仅有的,当年的航天飞机,也自叹不如。

50米高,9米粗的飞船,可以解锁很多运送功能,不仅宣称可以一次运送上百个航天员,更可以运送其他火箭无法发射的特殊体型货物。比如SpaceX自家的第二代星链卫星,只有星舰才可以发射,原来的猎鹰九号难以胜任。

50米高,9米粗的飞船,能够携带很多的货物,给准备登陆火星或月球的宇航员携带足够多的生活必需品,要知道从地球到火星,一般都需要几个月的时间,如果不能携带足够多的给养,宇航员是无法坚持到最后的。

因为飞船也是火箭,它携带了推力足够大的火箭发动机,推力很大,燃料箱也很大,不需要像普通探测器那样选择省燃料但费时间的轨道,完全可以选一条更近的路线,让宇航员更快抵达火星。

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因为飞船也是火箭,星舰在月球或者火星上,完成任务以后,完全可以像火箭一样发射升空,而且在月球或者火星上,引力没有地球这么大,完全可以在不用助推器辅助的情况下发射升空返回地球。

五、太空航班化

第五个理念是太空发射航班化。我们都听说飞机是有航班的,但很少听说火箭也有航班。SpaceX的星舰就是要实现太空发射航班化,力争在2022年年底前,实现每两周一次的发射频率,赶上一些国际航班的频次了。

当然星舰的太空航班,不仅是给空间站运送航天员的。还可以大量发射卫星,可以探测月球,可以探测火星。更可以实现全球范围内一小时到达的点对点快速运输,绝对是比飞机还快的快递服务。如果有急事,高铁赶不到,飞机来不及的情况下,还可以找个星舰试试,一小时内就可以赶到目的地附近。

当然了,太空航班化,也很有可能给太空带来很多麻烦。我们现在的太空已经有些拥挤了,有些卫星已经开始干扰天文望远镜观测了,未来还会以更快的频率不断增加太空中卫星的密度,将来太空车祸可能会越来越多,太空垃圾更将数不胜数。SpaceX发射的星链卫星已经够多了,将来还要发射相当数量甚至更多的第二代星链卫星。世界上其他很多国家包括中国,也将建设自己的星座计划,每个国家再把几千上万颗卫星放到轨道上,累加起来会有多少?难以想象,将来搞不好要弄个太空限行条例啊。

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顺便补充一下星舰的猛禽发动机,不仅是世界上第一款投入实用的全流量补燃发动机,目标实现1000次重复使用,更立志于不断提高发动机的推重比,在梅林发动机已经实现世界上推重比第一的背景下,猛禽发动机的推重比,也将仅次于梅林发动机。

当然,咱们只介绍了星舰的一部分理念,还有很多没有介绍的,咱们就不一一介绍了。有兴趣的朋友可以在评论区讨论星舰的先进理念。当然,理念虽然先进,但问题也不少。不仅发动机可能存在安全隐患,整体设计是否安全也需要时间来验证。值得佩服的是,SpaceX不怕失败的精神,每一次试验都公开结果,毫不掩盖失败,就连失败也被他们宣传成了进步。虽然有些想法不太成熟,也要一边试一边改,把发动机装到火箭上试车也算是独创了。

最后希望大家讨论一下,中国航天发射能力和SpaceX相比大概是什么水平呢?请在评论区发表您的观点。

今天的介绍就到这里,我是东城观星,别忘了关注加点赞,咱们下周再见。


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