馬斯克那枚送特斯拉超跑上太空的「重型獵鷹」,做到了史上最強火箭也沒做到的事

2018.02.08 by
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馬斯克那枚送特斯拉超跑上太空的「重型獵鷹」,做到了史上最強火箭也沒做到的事
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馬斯克SpaceX發射的「重型獵鷹」(Falcon Heavy),雖然不是史上最強的火箭,但卻也在太空史上創下新紀錄。

昨天(2月7日)凌晨,馬斯克Space X獵鷹重型火箭載著一輛特斯拉Roadster首飛發射成功,並成功回收三枚助推火箭中的兩枚,人類現役最強的運載火箭在燦爛如煙花的火焰中橫空出世。

馬斯克介紹,獵鷹重型火箭在一條遠地點 7000 公里的停泊軌道上滑行 6 小時後,將穿越范艾倫輻射帶後再進行第3次點火。

屆時在浩瀚的太空中,身穿太空服的假人Starman 將乘坐著櫻桃紅的特斯拉跑車在太空中遨遊,車內無限循環著David Bowie 的《Space Oddity》,浪漫至極,連川普也忍不住點讚。

「重型獵鷹」的成功發射,開啟了人類航太時代的新征程,人類距離移民火星又近了一步。

而這次發射真正令人興奮的,並不是獵鷹重型火箭成為世界運力最強的火箭,實際上它也不是人類史上最強的運載火箭,但也並不妨礙「重型獵鷹」載入人類史冊。

把「重型獵鷹」甩在身後,人類史上最強的運載火箭

今天獵鷹重型火箭發射地點,是在佛羅里達甘迺迪航太中心LC-39A發射平台,這裡見證了人類航空史上的眾多里程碑:阿波羅11號登月、天空實驗室、航天飛機計劃……

其中還包括了人類史上最強的運載火箭——土星5號

最後一枚土星5號。
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在講土星5號之前,可以先看看我們的航太新星,現役運載能力最強的獵鷹重型火箭有多強大。「重型獵鷹」發射時有27台梅林1D發動機,可提供超過2280噸的推力,這相當於18架波音747客機以最大功率運轉。而「重型獵鷹」在近地軌道(LEO)的運載能力達到63.8噸。這相當於可以把一架裝滿燃料、乘客和行李的波音737客機送上太空。

「重型獵鷹」的發動機。

好了,以上就是目前世界上火箭的最大運力。然而「重型獵鷹」的運載能力還不足土星5號的一半。土星5號由美國航空航太局 (NASA)在上世紀六十年代研發設計的運載火箭,至今仍是人類使用過的最高、最重、推力最強的運載火箭。

土星5號和它的主要設計者馮·布勞恩。

土星5號高達110.6公尺,重約3039噸,推力可達3408噸,而它至今保持著人類史上火箭最大的運載能力記錄:近地軌道(LEO)140 噸,比獵鷹重型火箭的兩倍還多。

這些理論上的數據並不能讓土星5號成為史上最強運載火箭系統,只有當它順利地進入太空才算成功。而土星5號不僅一次次發射成功,還成為航空史那些里程碑事件的幕後功臣。

土星5號運載過的火箭。

從 1967 年首飛到 1973 年退役,土星 5 號共發射了 17 次,從未發生過任何事故,沒損失過任何有效載荷,成功率達 100 %。

其中有三次發射最為矚目,一次是 1968 年載著阿波羅 8 號 和 3 名宇航員完成了人類第一次繞月飛行。一次是1969年載著阿波羅11號實現了人類的首次登月。

阿波羅11號發射。

最後一次是1973年將美國第一個環繞地球球的航天站——天空實驗室送入近地軌道。這些在航空史上留名的發射記錄成為了土星5號的一枚枚勳章,讓其成為前無古人,至今仍未有來者的最強運載火箭。

其實如果要單論推力,土星5號還是略微次於蘇聯的能源號運載火箭的,能源號的推力達到3500噸,近地軌道的運載能力也不低於100噸。

然而能源號僅執行過兩次發射任務,其中一次以失敗告終,成功將暴風雪號航天飛機入預定軌道的那次也是不載人的。之後隨著蘇聯解體能源號也隨之停產,僅存的能源號M火箭被束之高閣,直到 2002 年因廠房坍塌而被摧毀。

能源號運載火箭。

眼下有可能打破的土星5 號運載能力記錄的,暫時還不會是Space X 的獵鷹重型火箭,而是NASA 計劃於今年建造完成的太空發射系統(SLS),推力最高可能達到165 噸,最終目的地是火星。

不過獵鷹重型火箭卻做到了NASA都沒有做到的事。

NASA蘇聯都沒做到的事,Space X做到了

上面提到的土星5號,其實是美蘇冷戰時期「太空競賽」的產物。雙方都投入了大量的資金和人力在航天航空領域上,其中僅土星5號專案在不到十年間就耗費了65億美元,相當於現在的近1700億美元。更不必說耗資更大(240億美元)的阿波羅計劃。

世界上所有運載火箭排名。

而冷戰的另一主角蘇聯也不甘示弱,但結果要悲慘得多。

為了抗衡美國的土星5號,蘇聯也開始研發以載人登月為目標的的 N-1運載火箭。 N-1 運載火箭發射時由30台NK-15發動機驅動,A段推力達到4620噸,遠超土星5號。

N-1運載火箭。

雖然推力強大,可N-1運載火箭近地軌道的運載能力還不如土星5號,只有95噸。這是因為N-1 運載火箭採用了煤油做燃料,而土星5號則已經用上了更輕的氫氧燃料。差點就差點吧,只要發射成功「史上最強推力火箭」的稱號就到手了,肯定會讓美國人目瞪口呆。

或許是立功心切,也可能是資金不足,蘇聯在沒對所有30個一級發動機進行地面測試的情況下就進行發射,N-1運載火箭共發射了四次,奇怪的是次次都不在事前進行地面測試,結果毫無意外全部失敗,蘇聯人的登月夢也就此破滅。

這些發射失敗釀成了一系列在航太史上匪夷所思的慘烈事故。

1969年6月3日,N-1運載火箭在發射過程中由於一顆螺絲的鬆動,導致火箭在發射時發生爆炸,整個發射基地被炸毀,這次發射也被稱為人類史上最大的非核爆事故。

然而這樣奇葩事故在蘇聯航空史發生過不止一次,1960年蘇聯金星號運載火箭發射時沒有按計劃點火,幾十名航空專家為查明事故點火,突然發動機起火爆炸,160名蘇聯航空科學家和時任蘇聯導彈部隊司令米·伊·涅傑林元帥當場喪命。

蘇聯金星號運載火箭發射發射事故現場。

無論是美國 NASA 還是蘇聯,從他們火箭研發歷史來看,不是傾舉國之力不計成本地投入,就是經歷一次次慘烈的失敗。 而Space X的偉大之處在於,作為一家民營企業,以1億美元的超低成本實現現役最強的火箭運載能力。

實際上Space X以低廉的價格和穩定的性能,在全球商用火箭發射市場上已經逐漸超越歐洲和俄羅斯,佔據最大市場份額,而這一差距還在不斷拉大。

Space X火箭的報價在市場上極具競爭力,比如獵鷹9號(Falcon 9)火箭的報價在5500萬- 6200萬美元之間,而同等運力的宇宙神5(Atlas-5)和德爾塔4(Delta-4)報價則在1-4億美元。

獵鷹9號火箭回收。

而且回收利用的二手獵鷹9號報價還能打7折,這讓其他廠商毫無還手之力。而剛剛發射成功的獵鷹重型火箭的性價比就更高了,其價格比獵鷹9號上漲了不到五成,運載能力卻是獵鷹9號的近三倍。

獵鷹重型火箭與獵鷹9號對比。

而NASA正在研發的土星 5 號繼任者空間發射系統,儘管運載能力是獵鷹重型火箭的兩倍多,但成本卻至少是獵鷹重型火箭的十倍。

獵鷹重型火箭與部分火箭運力對比。

Space X 得以實現低成本的重要原因是採取了對一級火箭回收重複利用,馬斯克曾表示一旦火箭回收常態化,能降低 99 %的發射成本。

此外Space X 也是第一個沒有第三方供應商的航天航空公司,從火箭箭體、整流罩、引擎到發射的所有配件和技術都由Space X 一手包辦,沒有中間商賺差價,成本自然也下來了。

獵鷹重型火箭發射前夕。

要做到這點並不容易,想想蘋果至今仍無法在手機芯片和面板上自給自足就可見一斑,更何況是更為高精尖的航天航空器件。

自從獵鷹 9 號火箭回收成功,Space X 就開始獲得 NASA 的巨額訂單,在遙遙無期的空間發射系統到來之前承擔 NASA 的眾多太空探索計劃。

隨著獵鷹重型火箭的發射成功,如無意外,在今年 6 月 Space X 還會將一名宇航員送上太空,成為第一家實現載人航天的民營公司。同時也進一步夯實馬斯克火星移民計三步計劃中的第一步(載物航空),以及開啟第二步計劃(降低太空旅行成本)。

多年以後,或許當馬斯克在火星上看著Space X 載著人類再次落地,他會回想起2002 年創立SpaceX 時被質疑為「PPT 火箭」的騙局,回想起2006 年到2008 年獵鷹1 號三射三炸的絕望、還有獵鷹9 號數次回收失敗甚至原地爆炸的窘境,當然還有今天獵鷹重型火箭把特斯拉和Starman 送上太空的美妙時刻。

到那時,這位矽谷鋼鐵人可能會向著地球的方向,像往常一樣說一句:

Don't panic !(別慌)

本文授權轉載自:愛范兒

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