马斯克:4年后人类将飞向火星!

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“还要多久才能将第一艘飞船送上火星?”
“两年。如果不出意外的话,载人飞船将于 4 年内发射。”
在星舰第六次试飞成功后,马斯克回答粉丝问题时如此说道。
马斯克:4年后人类将飞向火星!

11 月 20 日早上 6 点,SpaceX 的星舰(Starship)进行了第六次试飞。
在发射约 3 分钟后,一级超重助推器与星舰分离,SpaceX 宣布本次放弃“筷子夹火箭”的计划。
在发射后的 6 分 45 秒左右,一级超重助推器在墨西哥湾受控溅落。
在发射后的 1 小时 5 分,星舰飞船在印度洋溅落。

马斯克陪同特朗普在现场观看了本次试飞。
马斯克:4年后人类将飞向火星!

有朋友可能会好奇:“筷子夹火箭”是什么意思?助推器和飞船怎么在不同的地方落地?

在回答这些问题前,我先对星舰做个简单的介绍。

星舰是迄今为止全球最高、推力最强的火箭,其总长约 121 米,直径约 9 米,重约为 5000 吨。

马斯克:4年后人类将飞向火星! 星舰和猎鹰的大小对比

星舰结构#

整个星舰火箭系统由两部分组成:
第一级是长约 71 米的“超重”(Super Heavy)助推器。助推器由 33 台“猛禽”发动机提供动力,每台“猛禽”火箭发动机的推力是波音 747 飞机上 4 台发动机总推力的两倍,即星舰的一级超重助推器相当于 66 架波音 747 飞机提供的动力。
马斯克:4年后人类将飞向火星!

第二级是长约 50 米的宇宙飞船,也就是未来搭载我们去火星的地方。飞船配备 6 台猛禽发动机,其中三台用于地球大气层内飞行和降落时调整方向和角度,另外三台用于太空真空环境。在 2018 年的一场发布会上,马斯克将第二级的宇宙飞船命名为“星舰”,整个火箭的名字为星舰火箭。

星舰火箭的整个体系如下图所示:
马斯克:4年后人类将飞向火星!

为了未来像放烟花一样发射火箭,实现科幻电影中飞船满天飞的场景,SpaceX 将飞船和助推器都设计成可快速重复使用的结构,以此来降低成本和提升效率。

清楚星舰火箭系统的结构后,那么整个发射和回收过程就很容易弄明白了。

发射与回收#

在发射前,先通过筷子将一级超重助推器与二级星舰飞船组装起来:
马斯克:4年后人类将飞向火星!

发射时一级助推器的“猛禽”发动机点火起飞,到达一定高度后超重助推器和星舰飞船分离,超重助推器返回,星舰飞船的发动机引擎点火,继续飞到太空轨道中。

在完成任务后,超重助推器和星舰飞船分别返回并被回收。以回收难度更高的星舰飞船为例,当飞船返回地球重入大气层后,在最后的着陆阶段会启动发动机减速,并调整方向和角度让飞船垂直降落,然后筷子合拢完成飞船的回收。
马斯克:4年后人类将飞向火星!

由于机械臂捕获超重助推器的过程像我们中国人用筷子夹菜一样,并且机械臂也确实叫筷子,所以网友们就戏称这个回收过程为“筷子夹火箭”了。

那么为什么要用“筷子夹火箭”这种方式来回收呢?其实很简单,就是为了上文说的加快重复利用的速度。

我们想想以前在发射台降落的模式,不仅需要庞大的起重机来吊装超重助推器,还需要运输车将助推器运输到发射架上,你想想名字都叫“超重助推器”了,把这个又大又重的东西运来运去,那整个过程无疑是非常耗时耗力的。而如果是降落在海里的话就更麻烦了,不仅要打捞,还要进行清洗。

而马斯克在 2019 年曾表示过,未来一个助推器一天要发射 20 次,想要达到这个频率,就只能通过“筷子夹火箭”这种方式来回收了。

好在第五次试飞时,已成功用机械臂捕获了一级超重助推器。
马斯克:4年后人类将飞向火星! 即使是火箭,也需要爱的拥抱 🤗

如上文所述,Spacex 也打算用筷子捕捉星舰飞船。但飞船是从外太空返回地球,不管是精度和速度的要求,还是防止被热气流烧毁,目前对于 SpaceX 都有很大的挑战,而这也是未来的重点攻克对象之一。

第六次试飞有什么看点#

由于第五次成功实现了“筷子夹火箭”,所以第六次试飞除了想重现这个经典画面外,更重要的是在太空中重新启动飞船的发动机,并进行一系列的隔热罩实验。结果是第六次试飞除了未重现“筷子夹火箭”外,其余目标均已完成。

另外,有些朋友有些好奇:第六次试飞时,外部涂装上怎么有个香蕉图像?
马斯克:4年后人类将飞向火星!

这个香蕉图像来源于火遍全球的歌曲《Peanut Butter Jelly Time》,这首歌是欧美地区很多小孩的儿歌之一。

而香蕉图像代表了经典网络文化梗 “Banana for Scale” ,与之对应的是这次试飞星舰还首次搭载了一个香蕉玩具做为有效载荷:
马斯克:4年后人类将飞向火星!

朋友们,是不是又有疑问了,Banana for Scale 又是什么意思??

这个梗的起源可以追溯到 2005 年,当时 Something Awful 论坛上有个用户想卖掉一台旧电视机,但因为没有专业的测量工具来说明电视的尺寸,于是他随手放了一根香蕉在电视旁边拍照,并附上文字说明:“香蕉用来作比例参考”(banana for scale)。由于香蕉的形状像尺,且大小基本固定,所以这个梗也广泛传播开了。

星链官方也提到,Starlink Mini 的大小和香蕉的尺寸差不多:
马斯克:4年后人类将飞向火星!

不管是香蕉卡通图还是香蕉玩具,现在都已上架到 SpaceX 电子商城了:
马斯克:4年后人类将飞向火星!

探索火星#

回到开头,人类真的能在这几年就登陆火星吗?

我们先看下目前有哪些国家探索过火星就清楚这个事情的难度了。

  1. 1964 年 11 月 28 日,美国发射的“水手 4 号”是第一个访问火星的航天器。
  2. 1971 年 12 月,前苏联的“火星 3 号”实现了软着陆,但在着陆后数秒失联。
  3. 2003 年 12 月 25 日,欧洲空间局派遣探测船“火星快车号”到达火星轨道。
  4. 2014 年 9 月 24 日,印度空间研究组织的“曼加里安号”到达火星轨道,2022 年失联。
  5. 2021 年 2 月 10 日,中国国家航天局的“天问一号” 到达火星轨道。2021 年 5 月 15 日,天问一号携带的“祝融号”火星车成功着陆,标志着我们中国成为继美国和前苏联后,世界上第三个在火星着陆探测器的国家;成为继美国后,世界上第二个在火星部署火星车的国家!
    2022 年 5 月 18 日,超额完成任务的祝融号火星车进入冬季休眠模式,但因温度和沙尘等天气原因,至今未醒。
  6. 2021 年 2 月 9 日,阿联酋的“希望号”火星探测器进入火星轨道。

马斯克:4年后人类将飞向火星! 祝融号

早在 2017 年时,马斯克就给大家画过饼了,当时他计划在 2024 年将人类送上火星,到 2050 年建立起能够自给自足的火星城市。结果现在已经 2024 年了,马斯克又计划第一艘不载人飞船在两年内飞向火星。

所以这事肯定没那么乐观,人类在四年后仍很难登陆火星。

读过之前文章的朋友都清楚,马斯克在发射火箭时受到了美国部分政府机构的过分监管。而距离第五次试飞仅过去一个多月,联邦航空管理局就批准了星舰的第六次试飞。

不得不说,政府效率部“首任部长”马斯克在特朗普政府中的影响力是越来越大了。因此好在懂王上任,往后的四年,SpaceX 的发射计划肯定会大大加快。

说不定真的在有生之年,大家有机会在火星见面,而以后的星际旅行或许真的会像现在打车一样方便了。

马斯克:4年后人类将飞向火星!

本文参考:

  1. What’s next for Elon Musk’s SpaceX Starship rocket?

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正文完
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