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​SpaceX展示最新星际飞船样机,两级入轨,明年执行首次载人任务,将实现普通大众进入太空梦想

 华笺流香 2021-04-01

萌哒哒的飞船,萌哒哒的飞!

SpaceX造出了小学教室背后墙报上的萌哒哒飞船,看看像不像你们儿童时期的梦想?

             

造成这个Q萌样子,是为了获得更大的舱内体积,它的正式名称是“龙”(Crew dragon)。而把它推举起来的是强大的火箭发动机。

             

》2019年11月4号,美国宇航局(Nasa)局长布里登斯丁参观了SpaceX公司在加利福尼亚州霍桑市的总部。

布里登斯丁说,如果SpaceX对推迟已久的“龙”号宇宙飞船进行的测试是安全可靠的,那么龙飞船最早可于明年将宇航员送入国际空间站,这也将是SpaceX龙飞船的首次载人飞行任务。

失败是成功之母,这句话应验在埃隆马斯克和他的SpaceX公司上一点也不为过,从2016年开始,龙飞船已经进行过了多次测试,可以说是屡战屡败,屡败屡战,在不断的挫折中走向成熟。

             

龙飞船采用两级入轨方式,由猎鹰9号火箭把飞船运入近地轨道,再由飞船上的助推器推动飞船入轨。

》目前以人类的技术只能使用化学火箭,它主要有燃料储存器,控制系统和火箭发动机三大部分组成。

其中火箭发动机是人类研制的最复杂的机器之一。火箭的燃料和氧化剂存储在容器中的时候都处于极低的温度,在进入火箭发动机的燃烧室之前要预热加温,管路设计非常复杂。用于输送火箭燃料的压力泵,需要在大流量和低温下进行可靠的工作。而火箭的燃烧室内又会产生几千度的高温,燃料要和氧化剂充分混合在极短的时间内燃烧。

             

制造火箭发动机的材料基本上工作在力学极限边缘,一般的情况下,其工作寿命都很短。所以在SpaceX公司发明返回式火箭之前,火箭发动机都是一次性使用的。由此带来的问题是进入太空的成本极高。

我国用于发射神舟11号的长征三号丙型火箭,第一级和第二级采用偏二甲肼做燃料,N2O4做氧化剂。偏二甲肼是一种剧毒化学物质,这一系列火箭都被网友称为“大毒发”。

但用这种燃料的火箭发动机好设计,制造容易,生产成本低,还是我国火箭发射的主流。

             

使用液氧甲烷、液氧煤油以及液氧液氢的新一代火箭发动机,我国还在大力追赶国际先进水平。

从燃料成本上来说,无毒的材料成本远低于有毒的材料。载人航天降低成本的关键在于发动机以及整个火箭箭体的可靠性设计,由此带来可重复利用分摊成本。

我国新一代的200吨级的氢氧火箭发动机其燃烧室温度高压力大,对于燃烧室内壁材料的要求非常的高,只要有一个微小的裂纹,就可以让整个发动机损坏。

而材料问题一直是我国的老大难问题。

             

》Space x公司的先进理念就在于,建立在高系统集成以及高可靠性上的重复利用火箭和飞船。

发射完成后,猎鹰9号火箭将降落在海平面上的回收船上。

龙飞船是入轨和返回一体的宇宙飞船,并且可以重复利用。

因为可以重复利用,每次运载宇航员的成本只取决于燃料成本和飞船折旧以及企业的合理利润。在此之前,美国租用俄罗斯的联盟飞船,运送一名宇航员的成本是8000万美元。

             

Space x公司的最终目标,是把运送一名宇航员的成本降低到10万美元级别。

从本质上讲,SpaceX公司的火箭发动机是买来的,全部采用成熟的技术。其创新在于管理和工艺的创新。搞工艺和管理不一定需要很高的智力,但需要很高的态度。

》人类不能永远困守在地球,保持对自然深刻的好奇心和探索欲望是文明不断进步的关键。

Space x的最终目标是人类可殖民火星,为了达到这个目标,最重要的是极大的降低天地往返系统的运送成本。

             

大规模的外太空开发以及外星殖民,需要普通民众的大规模参与。

人类已经把庞大的望远镜送上了太空,也向月球发射过载人宇宙飞船,航天飞机一次可以运送多名宇航员以及几十吨货物进入近地轨道。中国载人航天工程一共发射了11艘宇宙飞船,其中执行载人任务的有6艘宇宙飞船,共有8名宇航员进入太空。但是这一切离普通民众都太远。

能够照亮普通人航天梦想的,只有埃隆马斯克和他的SpaceX公司。

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