坐马斯克的不锈钢飞船旅行,速度堪比洲际导弹东风-41,你敢吗?(2)
然而,这些还远不是Space X的终极愿景。马斯克当年创建这家公司的目的只有一个——火星移民计划——让人类能去火星生活或旅行。
根据Space X给出的时间表,他们希望能在2022年向火星发射搭载货物的超级重型火箭和星际飞船。到2024年,第一次实现将人类和更多的货物运到火星。
不锈钢星际飞船靠谱吗
星际飞船,是Space X运送人类前往火星的唯一太空“交通工具”。
今年9月底,在美国德州南部博卡奇卡镇的Space X发射基地,两个用301不锈钢打造的大家伙刚竖起来就吸引了很多人的目光。其中一个长得矮矮胖胖,形似美国城市屋顶常见的水塔,另一个就像是个尖头粮仓。
后经马斯克亲自证实,这两个玩意儿其实就是星际飞船原型,这顿时引发外界开启群嘲模式,有人说飞船外表坑坑洼洼,看着就像是纯手工打造,更重要的是用不锈钢造星际飞船靠谱吗?
“水塔”(右)和“尖头粮仓”MK 1(左)
这也难怪,目前人类航天载具主要以碳纤维、铝合金等材料打造,而301不锈钢是最普通的不锈钢,你能相信星际飞船的材料还不如你家的不锈钢锅来得高级?
可马斯克坚持,301不锈钢“便宜好用”。
星际飞船必须经历低温和高温环境。不锈钢可以在零下165℃保持良好延展性,非常坚韧,不会断裂,也可以承受815℃-871℃之间的高温,而碳纤维材料只能在149℃下稳定工作,超过204℃强度会降低,外层树脂也会遭到破坏。
碳纤维材料
铝合金的优势在于密度更低,可以用更大体积来维持结构强度,但铝合金的热导率是不锈钢的30倍,这会导致火箭用的低温推进剂过度蒸发,所以通常火箭贮箱外都要加隔热泡沫。
航天飞机贮箱隔热泡沫塑料材料
另外,航天设备接受大气摩擦时,最高温度可达到1700℃-2000℃,因此不管用铝合金还是碳纤维材料,都要用到造价昂贵且需要频繁更换的隔热瓦,这直接导致了发射成本飙涨。
而马斯克则准备在星际飞船的外壳敷设散热管线,并使用液体甲烷作为散热液体,以达到冷却不锈钢船体的目的。
利用液体甲烷为船身散热
马斯克曾说,Space X也试过碳纤维材料,但是每公斤成本约是135美元,还会因为切割剪裁造成约35%的损耗,因此实际成本接近每公斤200美元,而301不锈钢的成本只需每公斤3美元。
采用不锈钢后,马斯克对外预测星际飞船的长期成本将低于最初的估计值,可能在20-30亿美元,而不是100亿美元。
先期验证并不顺利
和猎鹰九号一样,目标火星的超级重型火箭和星际飞船也能够实现重复利用。而引发争议的“水塔”和“尖头粮仓”(Mark 1),正是星际飞船的先期验证型号。
组装完成的“尖头粮仓”MK 1火箭整体
按照Space X的时间表,先是“水塔”进行小幅度跳跃升空、平移等试验;随后试飞“尖头粮仓”,预计升空20公里,再展开一次前所未有的“自由落体式”着陆试验;明年实现星际飞船载人试验飞行……
这其中,“水塔”已经完成了20米跳跃和150米跳跃平移,通过跳跃验证不锈钢材质的火箭在猛禽发动机的配合下,飞得起来,降得下来。
“水塔”今年完成的150米升空跳跃加下降的过程