2022年是SpaceX公司全球矚目的星際飛船(Starship)首次進入軌道的一年。去年5月,星際飛船的原型機首次在試飛中成功著陸。未來星際飛船將成為人類登陸月球和火星的重要工具。
發射成本降至1000萬美元
剛剛當選美國工程院院士的SpaceX公司CEO馬斯克,周四在德克薩斯州的火箭發射基地發表演講,表達了讓人類成為星際物種的愿景,但馬斯克透露的有關星際飛船軌道飛行的細節仍然很少。
馬斯克發表講話的時候,星際飛船正在完成最后堆疊,接近400英尺的高度將比紐約的自由女神像更高,在德州博卡奇卡的夜空中顯得格外壯觀。
馬斯克透露,星際飛船的一次發射的成本在未來兩三年內有望降至1000萬美元左右,并最終低至200萬美元,幾年前,每架獵鷹9號火箭一次的發射成本約為6200萬美元。
火箭的重復回收利用是降低發射成本的關鍵。馬斯克曾預測,一級火箭能夠重復利用100次,引擎可以至少重復用10次。
根據馬斯克收集的網友數據,SpaceX火箭過去總共成功發射了144次,成功著陸達106次,重復飛行驗證次數達到83次。
針對外界關注的星際飛船何時首飛,馬斯克最新預測是在今年2月的某個時間,此前首次軌道試飛的日期已被推遲數次,原因包括火箭重型引擎(Super Heavy)的設計面臨的挑戰以及監管機構的冗長審查等。
今年發射目標:50次
在最新的演講中,馬斯克還預測今年星際飛船的目標將是50次發射。他估算稱,如果每周發射3次,那么一年可以將超過1.5萬噸物資發射至軌道;而如果每天發射3次,一年可發射超過10萬噸物資;如果有10個星際飛船,一年發射量物資的總質量可超過百萬噸,這有助于實現從地球向火星運送物資的愿景。
與美國宇航局NASA將宇航員送上月球的火箭土星5號相比,星際飛船的設計功率大約是土星5號的兩倍,而且直徑比其他軌道航天器更寬,達到30英尺,這意味著可以運輸大量貨物或人。
頻繁發射星際飛船將是SpaceX最終實現發射任務商業化的關鍵,但要尋找客戶來填補火箭巨大的有效載荷容量將是一項挑戰。
追蹤發射市場的分析公司Bryce Tech首席執行官克里斯滕斯(Carissa Christensen)表示:
“星際飛船的有效載荷能力巨大,如今這么大的火箭沒有那么多商業用途。只有在發射成本足夠低的時候,它沒有接近滿載的發射才是有意義的。”
今年1月,美國空軍向SpaceX提供了超過1億美元的資金,用于研究將航天器用作貨運飛船,可以在幾分鐘內將物資部署到世界各地,進行點對點運輸。不過這個概念的合理性和邏輯性仍然有待驗證。
此前,SpaceX已經在大約6英里的高度試射了五艘星際飛船上半部分的原型機,但只有最后一次的原型機實現了成功著陸,前四次要么在地面上爆炸,要么在飛行中爆炸。而最終的成功也展示了馬斯克火箭開發的勇氣:飛行、墜毀、學習、重復。
根據馬斯克的演示,未來星際飛船將從德克薩斯州發射,超重型助推器在將其送入軌道后,返回至距離德克薩斯海岸約20英里的墨西哥灣著陸。到達軌道后,星際飛船將嘗試繞地球一圈,然后重新進入大氣層,在夏威夷最北端的島嶼可愛島海岸約60英里處著陸。
登陸月球 飛向火星
NASA去年向SpaceX提供了29億美元資金,用于“阿爾忒彌斯”登月計劃的前兩次飛行的航天器開發。這是一項耗資數十億美元的人類計劃,旨在將宇航員送回月球表面,目標是讓月球成為未來火星任務的試驗場。
星際飛船的首次登月將是一項無人飛行的測試,以驗證其在月球上著陸和返回的能力;第二次飛行計劃在2025年進行,將搭載NASA宇航員。
但這項任務本身將面臨許多技術障礙。盡管SpaceX已成功將人員送入近地軌道,并通過龍飛船太空艙與國際空間站實現對接。但到目前為止,該公司仍沒有透露其正在開發的用于保護宇航員在月球旅行中安全的系統。
而在星際飛船登上月球之前,它也將面臨獨特的復雜性。SpaceX必須首先向太空發射幾艘“油輪”飛船,作為最終星際飛船登月前的加油站,從而在月球表面著陸并返回。這需要一連串的軌道加油測試,如何實現兩艘飛船在軌道上的對接是一項在技術上棘手且冒險的嘗試。
對于上述技術挑戰,馬斯克也在最新的演講中展示了名為Orbital Refilling空中軌道加油站的最新技術。馬斯克還稱這是SpaceX非常擅長的技術。
登月計劃將會給SpaceX帶來豐厚利潤。日本億萬富翁、服裝零售商Zozo創始人前澤友作(Yusaku Maezawa)將成為首批登月旅行的乘客之一,與其他八名乘客一起繞月飛行并返回。不過原定于2023年進行的這項旅行可能注定會推遲。
而SpaceX所有任務的終極目標是要把人類送往火星,成為跨星際物種,這也是馬斯克創立SpaceX的初衷。馬斯克曾表示,SpaceX將在公司開通火星航線后上市,他本人將親自登陸這顆紅色星球,這個時間點或在2025年左右。
為此,SpaceX需要開發足夠強大的發動機。馬斯克演示了為星際飛船提供動力的猛禽(Raptor)發動機的最新版本Raptor 2,相比于第一代185噸的推力,第二代發動機的推力達到230噸。馬斯克還表示,相對于航天器本身的研發,如何提供生命支持系統,讓人類在火星上生存下來的問題并不難。
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