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马斯克的“筷子”,每天发送三艘星舰!移民火星就要变成现实?

时空通讯
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这个世界似乎总是给马斯克提供表演的舞台,过不了几天,他就要来一场令人惊艳的太空舞,吸引全世界的聚光灯。

就在前几天,马斯克刚经历了人生的一次大起大落。“大起”是被《时代》杂志评为2021年度人物,紧跟着被美国工程院评选为院士;大落是SpaceX公司刚发射的第36批49颗星链卫星,被电磁风暴摧毁了40颗,让星链计划蒙上了一层阴影。

马斯克似乎既没有沉浸在满足的喜悦中,更没有因卫星陨落而被击倒。40颗卫星报废的消息发布后才过1天,北京时间2022年2月11日,他就在德州的博卡奇卡惊艳亮相,举行了一场关乎人类未来命运的发布会,雄心勃勃地公布了巨型星舰的新计划。

所以,这位现实版的“钢铁侠”绝非浪得虚名。现在撷取发布会几个看点,与朋友们分享。

1、马斯克对他的火星梦很执着

几乎全世界的人都在为如何在地球上过得更好,具体地说就是大家都在为如何改善生存环境,如何能够赚钱更多,如何能够更健康地活得更长一些而忙碌的时候,身为世界首富的马斯克,却卖掉了自己最后一处房产,成为租房住的“无产阶级”,一而再再而三地呼喊,移民火星!移民火星!

因此许多人认为马斯克就是个另类,甚至认为他可能是外星人。对于马斯克的所作所为,有人振奋,有人迷茫,有人嗤之以鼻。

振奋者认为,自己的科幻和梦想,由于有了马斯克,似乎正在渐渐地、或能够更快地变成现实;迷茫者则认为,人类连地球上的事情都没解决好,就奢谈什么火星?这是不务正业好高骛远,甚至是浪费资源。

更有嗤之以鼻者认为,人类要去火星生活完全就是个噱头,马斯克就是弄个概念圈钱,甚至阴谋论者们认为他的背后有某大国的影子,去火星是一个大阴谋,妄图挑起世界太空竞赛,将别国搞穷,他们好从中渔利。

前不久还有人说过,人类连去珠穆朗玛峰旅游都没有办法,火星比珠峰环境恶劣多了,怎么可能适合人类去居住呢?什么时候珠峰上有了小卖部了再说吧。

但在这次发布会上,马斯克依然固执地坚持火星移民梦。他认为,开发火星不是不管地球,他完全同意人们将99%以上的资源用于解决地球上的问题,但必须用不到1%的资源去解决地球以外的问题。

他说,美国每年拨给NASA(美国航天局)的预算只有财政收入的0.35%,他觉得少了些,达到0.5%较为合适。

他坚持一直以来的说法:人类必须成为多星球物种,从长远来看,人类最终要飞出太阳系,这对人类的生存和延续是必须的。人类星际移民越早越好,因为人类这群鸡蛋在地球上能否延续下去具有很大不确定性,谁也不知道哪一天太阳突然发怒或者某颗小行星撞向地球,人类就会灭种。

如果人类在其他星球也有分支的话,灭绝的概率就会小一些。所以,我们不能只考虑眼前的利益,还要有所开拓。我们必须走出地球球门,看看外面的世界,然后找到我们人类到底从哪儿来,又将朝哪里去的答案。

马斯克重申要在火星上建立城市,并将100万人送上火星的计划。但他也说了,他的火星计划最大的卖点是前往火星非常艰难辛苦,甚至很危险,可能会死去。

为了将人类送上火星,需要很好的运力,星舰就是为了解决这个运力而诞生的。马斯克计算了自己SpaceX公司开发的超级助推器(火箭)和星舰的快速重复利用能力,超级助推器重复利用的间隔时间只需1小时,从点火到降落只要6分钟时间,前2分钟主要是爬升,后4分钟自主降落完成回收;而二级飞船(应该是运送燃料的加油版星舰)由于至少要绕地球一周,回收重复利用时间为6~8小时。

2、下一代星舰的效率

我们见证了SpaceX公司是如何回收火箭的,也见证了一艘艘星舰模型回收时的爆炸景象,人们把它形容为马斯克的爆竹或者烟花,但最终都成功了。就在去年的5月份,马斯克的星舰模型爆炸了4次后,SN15星舰终于顺利返回并稳稳立在了回收平台上。

其后,很快马斯克开始组装准备进入地球轨道试验的SN20星舰,高约120米,运载能力达到100吨。雄伟的英姿屹立在发射场,引起了世界瞩目。

这才过去没多久,马斯克的星舰回收又翻出了新花样。为了快速重复使用火箭和飞船,SpaceX在发射塔上安装了一对机械臂,当火箭体或飞船返回时,这对机械臂会将它们在空中稳稳夹住,再也不用担心落地不稳摇摇欲坠后又爆炸了。

马斯克将这对机械臂幽默地称为“中国筷子”。从SpaceX发的宣传视频看,这对“筷子”是那样的神奇,当火箭体或星舰依靠反推发动机缓缓降落时,“筷子”会适时稳稳地夹住这个火箭体或星舰,而且很快将它们重新就位组装起来,灌装燃料后,重新发射。

马斯克声称未来星舰的发射目标是:超重型火箭每隔一小时能够重复使用一次,星舰每隔6~8小时能够重复使用一次,远航的星舰将在轨道加油,每次只需30分钟;这样,星舰将成为有史以来最棒效率最高的发射系统,由于完全可重复利用。

马斯克宣称,他的超重火箭发射成本仅有土星五号的5~10%,推力和载荷却至少是土星五号的2倍;在未来2~3年内,星舰每次发射成本将低于1000万美元,数年后可低至100万美元。

马斯克信心满满正是来源于SpaceX开发出的这双“筷子”,他把这个“筷子”发射方式称为零级。整个星舰发射系统由3级组成,零级就是集发射与回收为一体的总和发射架,一级为超级火箭,二级为星舰飞船。这里面或许也包含着整个发射过程实现了箭体飞船零损耗的目标。

而这个梦幻科幻般的“筷子”发射捕捉器,从设计到实验成功仅仅只用了13个月的时间,这种效率和速度实在令人匪夷所思。根据这个运力,一艘二级星舰一天可重复飞行3次,这样一年就可以至少将6万吨物资送上轨道。

这与目前世界上通常的火箭或飞船相比,简直就是魔术级,令人恐怖。

3、巨型星舰的一些基本参数

未来星舰用超重型火箭发射,人们常常把它称为助推器。这款火箭直径9米,高达69米,装配33台2.0版猛禽发动机,装载推进剂3400吨,可产生推力7590吨,是土星五号的2.23倍。超重型火箭将星舰送入轨道后将返回,通过回收再利用。

星舰直径9米,高50米,装配有猛禽发动机9台,其中3台海平面版,6台真空版,装载推进剂1200吨,产生推力1500吨,有效运力载荷为100~150吨。远征飞船可停留在轨长期利用。

由此可见,超重型火箭和星舰组装起来有119米。

为停在轨道星舰加油的飞船,叫加油版星舰,和远航星舰外貌差不多,装载的推进剂运力可达到200吨。这种短程飞船会不断往返地表和近地轨道反复利用。

猛禽发动机2.0版是在1.0版基础上研发改进的,由1.0版的185吨推力增加到230吨,并降低了一半的制造成本;马斯克称未来猛禽发动机的推力还能够提升到250吨,成本将进一步降低。2.0版猛禽系列发动机的成功,将成为世界上第一个到达地球轨道的全流量分级燃烧火箭发动机。

马斯克放言,不久,助推器将达到每天生产一台的速度,三天就能够生产和组装一艘星舰。马斯克认为,要在火星建设一座自给自足的城市,至少要先将100万吨货物运到火星。由此,就需要建造大量的星舰。

由此有人认为,要实现在火星上建造城市的计划短期内是不可能的。因为前往火星每两年才会有一次发射窗口,也就是说每两年才能够发射星舰一次,要多少飞船才能完成呢?

4、人类真能在火星上建设起

我认为,很难。

但如果我们联想马斯克之前说过的,要在10年内制造出1000艘星舰,这些星舰将停留在轨道上,随时准备出发去火星,就觉得这并非不可行。

发布会上马斯克说,将实现3天做一艘星舰。这样,一年就可以制造至少100艘星舰,10年不就是1000艘吗?而1000艘飞船一次可以运送10万吨物资,因此运送10次就能够完成100万吨的运送任务,两年运送一次,这样就需要20年。

为了配套将货物送上轨道的驳货版飞船,一艘飞船一次能够运输200吨的话,2年前往火星的10万吨货物就要运送500次,而这种短程飞船每艘每天可以发射3次,每年就可以发射上千次(如果一艘飞船能够使用1000次的话),有一艘这样的货运驳船就够了。

飞往火星的星舰每艘需要加注燃料1200吨,1000艘飞船就要加注燃料1200000吨,每艘加油版飞船可运载燃料200吨,这样就需要运送6000次,每艘加油版驳船每年可运送1000次,达到200000吨,只要有6艘加油驳船就够了。

这样加上一些保险系数,有10艘短程机动驳船(星舰)就可以了,最多再加上10艘备用就应该足够了。

到达火星的货物,不管是采用机器人还是派宇航员前往管理,都会本着早发的货物早建设安装,这样在2050年前后,火星城市就可以建起来了。人类或许就可以移民火星了,在本世纪末,就应该可以完成100万人类移民火星的梦想了。

实际上,马斯克的计划比我说的激进多了,2015年他曾说过2030年就完成这个计划,2020年又说2050年带领100万人移民火星。按照我前面的算法,一点都不出差错的话,这个时间也不太可能。

2050年马斯克已经79岁了,如果保养得好,或者现代保健科技能够从基因层面给他更多支持的话,他或许可以活到100岁,我想在他持续不改变的努力下,在他有生之年或许能够实现火星移民吧。能不能达到100万呢?还是个未知数。

而且,通往火星的路并不是只解决运力就能够实现的,还涉及到多学科甚至全部所有的科学,困难是无法想象的。马斯克现在正在搞脑机接口,如果他的机体寿命难以实现登陆火星梦想的话,或许他能够以虚拟人的形式最终实现这个夙愿。

马斯克的火星梦真的很坚定,甚至有些入魔。在演讲结束时,他甚至情不自禁地举起双拳怒吼:Just let’s make it real!(让我们一起让它变成现实吧!)

马斯克的梦想代表了多少人类?或者说你我之间有多少人有这样的梦想呢?这个梦想在本世纪末能够实现吗?欢迎讨论,感谢阅读。

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评论
宇宙微观
进士级
猛禽发动机2.0版是在1.0版基础上研发改进的,由1.0版的185吨推力增加到230吨,并降低了一半的制造成本;马斯克称未来猛禽发动机的推力还能够提升到250吨,成本将进一步降低。2.0版猛禽系列发动机的成功,将成为世界上第一个到达地球轨道的全流量分级燃烧火箭发动机。
2022-02-18
xmx祥
少傅级
马斯克对他的火星梦很执着,有梦是好事,有梦才会为了实现就会执着追梦,人类火星移民之梦有望实现。
2022-03-02
猎狼将军
庶吉士级
已学习
2022-02-16