猎鹰重型火箭成功后,SpaceX的下一步是什么?

SpaceX公司的猎鹰重型火箭的成功发射为一些正在开发的令人兴奋的新技术铺平了道路。(照片:SpaceX公司/ Flickr)

当SpaceX的猎鹰重型火箭,世界上最强大的火箭,离开发射台本月早些时候,各个年龄段的人们都惊叹于眼前创造的历史。从下面的幕后视频中可以看到,就连自己投资1亿美元创办这家航空公司的埃隆·马斯克(Elon Musk)也睁大了眼睛,露出了笑容。

“我的天啊,那东西起飞了。”他难以置信地叫道。

许多人从未见过猎鹰9号火箭在重返大气层时燃烧着陆,但在那一天,数百万人有幸看到两个122英尺长的助推器同时降落回卡纳维拉尔角。别忘了,现在太空中有一辆特斯拉跑车正驶向太阳系的小行星带。

如果说SpaceX之前仅仅是激发了全世界的好奇心,那么很明显,该公司现在已经吸引了全世界的全部注意力。那么,埃隆·马斯克(Elon Musk)和敢于梦想、敢于飞向星空的6000多名SpaceX员工下一步会做什么呢?

向世界上第一台3d打印火箭发动机问好吧

SpaceX公司的SuperDraco是世界上第一个完全3d打印的火箭发动机。 (照片:SpaceX公司)

作为SpaceX龙飞船上使用的德拉科火箭发动机的继任者,更强大的SuperDraco将用于该公司即将推出的龙2号载人飞船。虽然它的设计和最初的一样,可以重启多次,但它提供的推力提供了200多倍的动力。它将被用于地球上的动力着陆,但美国宇航局也在研究将超级德拉科纳入龙式火星着陆器的可行性,以对这颗红色星球进行科学调查。

更重要的是,SuperDraco发动机将在使SpaceX载人任务成为最安全任务之一方面发挥关键作用。在发射过程中发生紧急情况时,发动机将在不到1.2秒的时间内以超过100英里/小时的速度将龙2号太空舱与发生故障的火箭分离。然后,载人飞船将轻轻地返回地球。

另一个关于超级德拉科的突破是它的生产方式。2014年5月,SpaceX宣布符合飞行条件的SuperDraco将成为首个全3d打印火箭发动机。这不仅可以缩短生产的交货期和节约成本,而且,据该公司称“优越的强度、延展性和抗断裂性。”

迅猛龙:火星火箭发动机

2016年猛禽发动机的试射。 (照片:SpaceX公司)

猛禽发动机的推力是为猎鹰9号和猎鹰重型提供动力的梅林1D发动机的两到三倍,旨在为SpaceX的下一代运载火箭提供动力。换句话说,这就是马斯克打算用来把人类送上火星的火箭发动机。

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。

前SpaceX推进工程师杰夫·索恩伯格2015年告诉《太空新闻》在美国,将猛禽发动机集成到星际交通工具中可以让你基本上依靠陆地生活。

他说:“现在你不需要把推进剂作为露营装备的一部分带回家了,你可以在火星上或其他地方完成,现在你可以带更多的东西。”

虽然猛禽不会像超级龙一样100% 3d打印,但它的特点是一种由SpaceX开发的新型金属合金。

马斯克说:“猛禽的一些部件将会被打印出来,但大部分将是机械锻件。最近在Reddit AMA上说.“我们为氧泵开发了一种新的金属合金,它在高温下强度高,而且不会燃烧。”

大猎鹰火箭

虽然猎鹰重型火箭是一项令人难以置信的工程成就,让SpaceX比竞争对手更有优势,但SpaceX已经在为它的淘汰做准备了。马斯克去年秋天宣布,该公司将把所有资源用于即将推出的BFR(大猎鹰火箭)的开发。这款运载火箭将是有史以来最大的火箭,旨在取代猎鹰9号和猎鹰重型火箭,使SpaceX可以将所有注意力集中在一款运载火箭上。

马斯克说:“我深刻地意识到,如果我们能建立一个系统,可以取代我们自己的产品,让我们自己的产品变得多余,那么所有用于猎鹰9号、猎鹰重型和龙号的巨大资源都可以应用到一个系统上。”

这个庞然大物的第一级将由31台猛禽发动机提供动力,预计将产生1180万磅的推力。它的最高高度约为350英尺。这轻松超过了土星5号月球火箭(790万磅)和重型猎鹰(500万磅)的推力。

第二阶段被称为星际运输系统,是一艘由6台猛禽发动机提供动力的飞船,能够运载数十人或多达33万磅的货物。大猎鹰火箭的所有阶段都设计为可重复使用和垂直着陆。

在猎鹰重型火箭发射后的新闻发布会上,马斯克暗示BFR飞船部分的试飞最早可能在2019年开始。

他说:“我认为,也许明年,我们还可以利用BFR的飞船部分进行短程飞行。”“我说的跳跃测试是指上升几英里再下降。我们会做越来越复杂的飞行。我们想要飞出去,转身,加速返回,然后热着来测试防热罩。”

至于助推器本身,马斯克认为,看到和听到一声轰鸣的生命还需要“三到四年的时间”。

更强大的猎鹰9号

从2018年5月开始,SpaceX将发布主力猎鹰9号火箭的升级版(也是最终版)。 (照片:SpaceX公司)

猎鹰9号是SpaceX公司的主力,自2010年首次发射以来一直在稳步升级。最后的改进型被称为Block 5,计划于2018年5月发射,将提高推力,优化助推器着陆腿的性能和稳定性。

也许,猎鹰9号的最后修订版最大的好处是,SpaceX公司在火箭中强调了可重用性。Block 5改型预计将允许助推器重复使用多达10次,只需要在飞行之间进行检查,最多可重复使用100次。

马斯克去年春天表示:“我们的设计意图是,火箭可以在不改变任何硬件的情况下重新发射。”“换句话说,唯一需要改变的就是重新装载推进剂。”

有了Block 5,助推器完全有可能在24小时内着陆、检查,然后装载另一个有效载荷并送回太空。

“我认为F9助推器几乎可以无限期地使用,只要有预定的维护和仔细的检查,”他在他的AMA中补充说。

星链全球互联网阵列

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2016年4月,SpaceX“龙”货运飞船从国际空间站拍摄的照片。 (照片:美国宇航局约翰逊/ Flickr)

为了继续在地球和火星之间建造星际高速公路,SpaceX需要资金——而且是大量资金。独立于我们在火星上生存所需的其他一切,仅研发BFR火箭和宇宙飞船就将耗资约100亿美元。

“星链”(Starlink)是一个由低地球卫星组成的“星座”,它们共同为全球每个角落提供低成本的高速互联网接入。经过三年的努力,SpaceX公司将于本周晚些时候发射两颗星链(Starlink)卫星原型,作为西班牙雷达观测卫星商业载荷的一部分。

马斯克说:“我们的重点是创建一个全球通信系统,它将比迄今为止讨论过的任何系统都要大。《商业周刊》在2015年。

为了达到我们许多人在家享受的那种速度,SpaceX正在开发的星座需要非常密集。根据向美国联邦通信委员会提交的一份申请,SpaceX计划发射4425颗卫星,每颗卫星的大小约为迷你库珀(Mini Cooper),重850磅(约为385公斤),进入地球上空1110至1325公里的83个轨道计划。这比目前在太空中漂浮的所有活跃和非活跃卫星的数量都要多结合

这是一个极具野心的项目,而且最早要到2024年才能真正结出果实。也就是说,SpaceX有一个独特的优势,那就是它可以将自己的卫星装载到每一枚由别人付费购买的猎鹰9号和猎鹰重型上。这种无与伦比的启动接入可能为实现全球宽带互联网的梦想提供一个转折点。

在一小时内飞到地球上任何地方

在马斯克脑子里的“梦想大”文件夹里有一个聪明的计划,用BFR在一小时内把人们送到世界各地。想从纽约到伦敦旅行吗?你只会在空中飞行29分钟。从纽约到上海?39分钟。马斯克表示,一旦完善,这种接近17000英里/小时的飞行速度的机票最终将与商业客机的价格相同。

"如果我们想把它建成去月球和火星为什么不去地球上的其他地方呢?”麝香说。

然而,批评者很快指出,在这样的飞行过程中,重力(以及短暂的微重力)可能不会提供航空乘客所期望的那种放松体验。

乔治华盛顿大学埃利奥特国际事务学院名誉教授、该大学空间政策研究所教员约翰·洛格斯登说:“一个典型的航空乘客能够经历这种体验的想法是不可能的。”告诉CNBC.“马斯克称所有这些都是‘雄心勃勃的’,这是一个很好的暗号,表示很可能无法实现。”

如果说SpaceX有什么不同的话,那就是它倾向于以不可能为食,敢于挑战可能性的极限。基于已经取得的成就,如果有一天我们都能实现马斯克在脑海中想象的梦想,我们可能不会感到惊讶。

“我试着做有用的事情。”他最近告诉《滚石》杂志.“这是一个很好的愿望。有用意味着它对社会的其他部分是有价值的。它们是有用的东西,能让人们的生活更美好,让未来看起来更美好,实际上也更美好吗?我认为我们应该努力让未来变得更好。”