SpaceX的测试将是将人类送上火星的第一步

国际空间站载人任务的未来似乎有了坚实的基础SpaceX的Crew Dragon飞船的成功展示本月早些时候，该公司正在抓紧时间兑现其有一天将人类送往火星的承诺。该公司创始人兼首席执行官埃隆·马斯克表示，该公司最早将于本周开始对其星际飞船进行初步测试。

马斯克在推特上提到了这款绰号为“Starhopper”的不锈钢原型车，它目前位于德克萨斯州博卡奇卡的工厂，“发动机和stage集成起来总是有很多问题。”“第一次跳跃会起飞，但只是勉强。”

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Starhopper是大猎鹰火箭(BFR)可重复使用运载火箭和航天器系统的首个原型，SpaceX正在开发该系统以取代其猎鹰9号火箭。SpaceX公司测试了该新型飞行器的一个版本，但2月份的强风最终将其掀翻，损坏了鼻锥。他们没有进行数周的维修，而是决定继续测试一个更臃肿的原型版本。

“我们决定不再为霍珀做一个新的鼻锥。不需要。”“你看到的是正在建造的轨道星际飞船。”

根据监管备案文件，SpaceX打算逐步测试Starhopper从不同高度起飞和降落的能力。这些测试范围从最初的几英尺到最终的16000英尺。

火星开发首席工程师保罗·伍斯特在3月17日的演示会上说:“一旦我们完成了跳跃测试活动，我们就会使用星际飞船进行轨道飞行:进入地球轨道，测试飞船上的系统和恢复。”据Space.com．

为这些初步测试提供动力的将是一个卡车大小的猛禽火箭发动机。在过去10年的发展中，猛禽是一种以甲烷为燃料的猛禽，其推力是为猎鹰9号提供动力的梅林1D发动机的两倍。正如我在2018年2月写的那样，迅猛龙被设计成原力让人类登上火星

与使用煤油和液氧(LOX)混合物的梅林发动机不同，猛禽发动机将使用致密液态甲烷和LOX。改用甲烷作为燃料不仅可以使燃料箱更小、燃烧更清洁，还可以使SpaceX公司获得火星上富含的一种东西:二氧化碳。利用萨巴蒂尔过程(氢气和二氧化碳的反应产生甲烷、氧气和水)，火星上的殖民者不仅能获得在火星上长期生存所需的元素，还能获得返回地球所需的燃料。

你可以在下面的视频中看到猛禽发动机的静态测试点火演示。

据SpaceX公司称，BFR运载火箭将配备不少于31个猛禽发动机。相比之下，轨道星际飞船/加油机将包括4架用于推进和3架用于空间机动。

“在我和许多业内人士看来，他们试图做的事情听起来很疯狂，”研究航空航天和国防工业的高级航天分析师马可·Cáceres说，对商业内幕谈到了猛禽的设计。“他们想要将这些发动机重复使用数百次，但这从未实现过。这些引擎必须像你的汽车引擎一样工作:你打开它，它就会运转，你不会指望它会爆炸。”

至于决定在星际飞船的外部使用一种特殊的不锈钢合金，马斯克表示，这一不同寻常的举动归结于成本和热阈值。他还相信，Starship的总重量将比公司最初打算选择铝或碳纤维轻。

“碳纤维每公斤135美元，35%是废料，所以你开始接近每公斤200美元，”他告诉《大众力学》．“钢铁每公斤3美元。”

由于SpaceX公司打算制造一种能在地球上着陆后立即被送回太空的航天器，所以它需要一种材料，能够在不妥协的情况下承受重返大气层时的极端温度。马斯克说，虽然碳纤维的稳态温度约为300华氏度(149摄氏度)，但当暴露在超过这个温度的环境中时，它就会变弱。与此同时，钢的熔点极高，可以承受1600华氏度(871摄氏度)的温度，而强度没有任何降低。

他补充说:“有了钢铁，现在你可以在1500华氏度的界面温度下舒适地工作，而不是300华氏度，所以你在界面点有5倍的温度能力。”“这意味着，对于钢结构来说，后壳背风面不需要任何热屏蔽。”

说到隔热，SpaceX也想在这方面进行创新。

马斯克说:“在迎风面，我想做的是有史以来第一个再生隔热板。”“双层不锈钢外壳——就像不锈钢三明治，本质上有两层。”

流经这两层的将是一种水或甲烷的液体，这将实现“蒸腾冷却”，并有效地保护隔热板免受破坏。在飞行间隙，隔热罩储物器在发射前会被简单地重新填充。马斯克在推特上说:“在我们看到防护盾受到侵蚀的地方，将增加蒸腾冷却。”“星际飞船需要在着陆后立即准备再次飞行。零整修。”

在另一条推特上，马斯克展示了在接近2500华氏度左右的重返大气层条件下测试的隔热瓦。

正如你所料，六边形的瓦片也起到了保护飞船在再入大气层时不被烧毁的作用。马斯克说:“热气体没有直接的路径加速通过缝隙。”

虽然SpaceX公司的“星际飞船”的研发似乎提前了计划，但我们距离第一批登上“星际飞船”前往近地轨道或绕月旅行的乘客仍需数年时间。然而，正如上面的插图所示，该公司致力于使这些旅程尽可能地舒适和有趣。

至于寻找现金，有朝一日在火星上建立SpaceX殖民地，这笔交易可能就像卖掉你在地球上的房子一样简单。

马斯克在推特上写道:“这非常依赖于数量，但我相信，有一天搬到火星(返程机票是免费的)的成本将低于50万美元，甚至可能低于10万美元。”“低到发达经济体的大多数人都可以卖掉他们在地球上的房子，如果他们愿意，搬到火星去。”