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马斯克:2024年殖民火星不是梦

2019-09-29 11:15:28  来源:网易科技

当地时间9月28日晚间,美国太空探索技术公司SpaceX首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)开始介绍其星际飞船(Starship)项目取得的最新进展以及未来计划。星际飞船是一种大型航天器,旨在将人们送往月球、火星等太空目的地。星际飞船的概念在过去几年中已经多次改变,现在马斯克计划揭示其最新蓝图。

图:2018年星际飞船的艺术渲染图

马斯克在德克萨斯州博卡奇卡的SpaceX测试场进行演讲。博卡奇卡是墨西哥边境以北的小镇,SpaceX始终在这里为星际飞船建造大量的测试硬件,马斯克在演讲期间以这些闪烁着银光的硬件设备为背景。此外,我们还看到星际飞船的测试原型,它将在未来几个月内进行高空测试飞行。

马斯克此前在Twitter上提到,这次演讲“主要是为那些感兴趣的人提供设计方面的更新”,尽管可能也会涉及星际飞船的长期计划。以下是我们从马斯克演讲中获得的更新信息:

星际飞船的演变

马斯克已经非常明确表示,SpaceX的目标是把人类送上火星,他也一直在讨论通过建造巨型飞船和运载火箭来实现这个目标。2008年左右,马斯克首次将这种当时十分神秘的飞行器称为火星殖民运输车(MCT),并给它起了绰号“BFR”,即“大猎鹰火箭”的缩写。但是没有人知道它是如何工作的,也不知道它是什么样的。

2016年,马斯克终于在墨西哥瓜达拉哈拉举行的国际宇航大会(IAC)会议上公布了他的火星飞行器第一个概念。他展示了巨大硬件的动画,火箭和飞船组合起来高达122米,直径超过11米。42台新的火箭发动机将被用来为该系统提供动力,它将能够将多达100名乘客运送到太空目的地。这种飞行器甚至有了个新名字——星际运输系统(ITS),因为马斯克声称它的运输范围可能远远超出火星。这将是有史以来最强大的火箭,轻而易举地盖过了美国宇航局将人类送上月球的土星五号火箭(Saturn V )。

2017年,马斯克缩小了上述系统的规模。在IAC的另一次演示中,他展示了更薄更短的火箭和飞船组合,而且它只需要31台发动机,而不是42台。马斯克当时指出,较小的版本将使其更容易筹集资金。

马斯克表示:“在去年的演示中,我们真的在寻找支持这个项目的资金。我们提出了各种想法,但都没有成功。不过现在,我们认为我们已经找到了方法,那就是研发更小的飞船和火箭。”马斯克声称,SpaceX最终将把所有资源投入到新火箭的研发中,将来它将取代该公司所有的现有火箭。

只花了一年时间,计划就再次发生了变化。2018年9月,马斯克宣布了该计划的第一位商业乘客,即日本亿万富翁前泽友作(Yusaku Maezawa),并对火箭和飞船设计进行了更多改进。SpaceX公司决定在飞船上增加三个巨大的鳍翼,并调整底部引擎的布置。不久之后,这个系统名字也改了。2018年11月,马斯克宣布,这艘飞船现在将被命名为“星际飞船”,将它送入太空的火箭将被称为“超重”(Super Heavy)。

从那时起,细节发生了更多变化,飞船的建造材料从碳复合材料转向不锈钢。系统的设计仍然非常灵活,马斯克对其进展给予断断续续的更新。

已取得的进展

虽然星际飞船多年来有着许多不同的外观和名称,但有些关键因素始终保持未变。首先,整个系统依赖于SpaceX的下一代猛禽发动机。这款硬件于2016年首次进行测试,以液氧和低温甲烷为燃料,这两种成分可能会在火星上找到。每个发动机可提供约20万公斤的推力,大约是为猎鹰9号火箭提供动力的Merlin 1D发动机的两倍。

此外,星际飞船始终是个由两部分组成的系统:一枚巨型火箭和一艘客用飞船。由于地球存在巨大引力,需要火箭助推器才能将巨大的星际飞船送入太空。为了离开地球轨道,需要另一种不同的星际飞船提供帮助。当第一艘载客星际飞船停在地球周围时,另一枚超重运载火箭需要发射第二艘星际飞船充当“加油机”,里面装满了推进剂。然后,“加油机”可以与已经在轨的星际飞船会合,并将推进剂转移给后者,为飞船提供足够前往月球或火星的燃料。

最重要的是,整套系统都是可重复使用的。超重运载火箭和星际飞船都应该有能力进行推进着陆,在这种情况下,它们将使用自己的引擎降落,与SpaceX回收猎鹰9号火箭的方法相同。

测试成果喜人

在过去的一年中,SpaceX确实加快了其星际飞船计划的测试。该公司始终在佛罗里达州博卡奇卡和卡纳维拉尔角建造星际飞船的零件和原型,该公司的大部分火箭也都是在那里发射的。

在德克萨斯州进行了几次发动机测试后,SpaceX于今年8月在博卡奇卡进行了首次试飞。名为StarHopper的星际飞船原型飞行器升到了大约150米的高度,而它只使用了一个猛禽发动机,然后又降落在地面上。这标志着猛禽发动机第一次将飞船推进到有实际意义的高度。

SpaceX在8月份的那次飞行测试后很快退役了StarHopper,现在专注于其下一代飞行器的组装。博卡奇卡和卡纳维拉尔角的团队一直在相互比赛,以更快建造出更大的星际飞船原型,它们看起来都更接近最终设计。位于博卡奇卡的星际飞船原型已经接近完工,它的上半部分和下半部分刚刚匹配起来,底座上安装了三台猛禽发动机。这些新原型的目标是飞得比StarHopper更高,在降落回地球之前可能达到20千米的高度。

星际飞船的未来

马斯克对星际飞船项目寄予厚望,不仅仅希望其把人们带到火星上。马斯克提议使用星际飞船帮助建立月球基地,甚至利用它以亚轨道飞行速度将人们送到全球各地,这一概念被称为“点对点旅行”。他还指出,星际飞船不仅可以帮助运送乘客,也可以被用来将大量的卫星部署到轨道上,或者为国际空间站提供补给。

这一切都显得雄心勃勃,而马斯克为这些计划制定的时间表更是大胆。他设想星际飞船最早在2022年进行第一次轨道飞行,人们将在2024年搭乘其飞往火星。这些都令人有些难以置信,特别是因为超重运载火箭部分甚至还没有开始制造。然而,SpaceX的总裁格温·肖特韦尔(Gwynne Shotwell)去年确实准确地预测称,星际飞船原型将在2019年年底前进行高空测试,而这个预测即将成为现实。

关于SpaceX的太空雄心,仍然有很多问题没有得到答案,特别是涉及到维持人们在太空和其他世界生存所需的内部基础设施时。到目前为止,我们只听说了飞行器推进系统的规格,但诸如栖息地和对抗深空辐射的方法之类的细节还没有成为关注的焦点。马斯克今天没有提及到这些事情,但在任何人乘坐星际飞船之前,这些问题都需要提前解决。

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