载人航天 解读马斯克火星计划:2036年我们在火星欢度国庆


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关于Elon Musk全新的“火星殖民”计划 , 民间太空探索领头羊SpaceX的创始人兼 CEO、CTO , 从零做起但已经用全电动汽车撬动汽车乃至自动驾驶市场的 Tesla 董事长兼 CEO;打算在每个家庭屋顶装上太阳能电池板 , 改变整个能源生态的 SolarCity 董事长;这些名头同属于一个人——Elon Musk , 也就是俗称的“硅谷钢铁侠” 。 作为新创企业、乃至整个科技界中的一朵“奇葩” , Elon Musk 一直有个“夙愿”:殖民火星 。 这同时也是他被很多人视作“吹牛大王”的一个重要原因 。
前段时间 , Elon Musk 亲临正在墨西哥城举行的第 67 届国际宇航大会 (International Astronautical Congress , IAC) , 并且在会上详尽地分享了题为“让人类成为星际公民”的火星计划展示演讲 。客观说 , 这是一个很可能彻底改变人类未来生存方式的计划 。 无论你是否喜欢 Elon Musk , 无论你是否了解宇航技术 , 你都应该看看 。 “星际运输系统”:打造全新人类通往火星之路 (腾讯视频) 。 在预测文章中 , 我们已经提到了:“殖民火星最重要依旧是人类航天载具的运载能力 。 ”因为人类自身太脆弱 , 而目前其他星球也没有适合人类直接生存的空间 , 人类想要摆脱地球生存的唯一办法是——通过运输把地球环境带到外星 , 逐步地适应和改造外星条件 。
“星际运输系统(ITS , Interplanetary Transport System)”
在此次演讲中 Elon Musk了 公布了全新“星际运输系统(ITS , Interplanetary Transport System)” 。 其主要分为两部分:推进器(非官方名称 BFR , Big Fucking Rocket) , 运输飞船(非官方名称 MCT , Mars Colonial Transporter) 。 看似简单 , 但是瞄准火星殖民甚至是人类星际探索 ITS 其实与传统宇宙探索方式非常不同 , 首先我们需要先来看下这两个部件 。
BFR 火箭: 与之前进行的数次火星探测不同 , 火星殖民对于运载能力提出了更高的要求 。 而BFR 火箭的确对的起“好 TM 一个大火箭”这个名字 。长 77.5 米;直径 12 米;空重 275 吨;燃料容量 6700 吨;推进器 42 个;海面/真空推进力 128/138 百万牛顿(MN);使用寿命 1000 次 。 相比之下 , 目前 SpaceX 使用的 Falcon 9 火箭直径不过 3.7m , 即便是火箭史上最大尺寸的土星 5 号 , 直径也仅为 10.1m 。 因为更大的直径 , BFR 火箭也将获得更多燃料存储空间 。
“星际运输系统”与执行人类登月计划的土星 5 号对比
当然尺寸、重量的增加也带来了另外一个问题 , 对于推进力的要求进一步提高 。 于是乎 , Musk 往 BFR 底部塞进了 42 台发动机(没听错 , 就是 42 台) 。 让人不禁想起前苏联计划中的登月载具 N1 火箭 。
BFR 火箭底部的火箭发动机布局: 这 42 台发动机还将以 21、14、7 组成同心的两个圆环和一个圆 。 并且中心 7 台发动机与两个圆环之间保持有一定的距离 , 可以通过调整自身的角度实现矢量推力(就是可以歪着喷 , 给火箭一个改变姿态的动力) 。 根据 Elon Musk 在现场演示的视频 , BFR 火箭还将具有快速加注燃料的能力 。 这与目前 Falcon 9 火箭“回收-较长时间检查-再发射”的顺序有所不同 。
MCT 飞船“星际运输系统”执行全过程: 相比只是大了“一点”的 BFR 火箭 , MCT 飞船上面“创新”元素相比则要多许多 。 传统载人宇宙飞船都自带返回舱 , 而 MCT 飞船则打算直接实现“整体”多次往返于地球和火星之间的目标 。 从某种意义上说 , MCT 飞船与已经踏入博物馆乃至已经废弃的航天飞机很相似 , 因为他们都要经历“起飞-宇宙飞行-降落”的过程 。 只不过航天飞机只需要循环一次 , 而 MCT 飞船需要循环两次才能回到原来的位置 。 另外需要注意的一点是 , 并非每艘 MCT 飞船目标都是火星 , ITS 计划中其实有很多 MCT 飞船只是负责“近距离补给”的作用:在真正前往火星的 MCT 飞船发射之后 , 另外发送一艘补给的 MCT 飞船 , 这样一来第一艘 MCT 飞船就无需携带所有物资上天 , 间接增强了前往火星的运载能力 。

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