不用火箭发动机，如何将一枚火箭甩向太空？太空

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这家2014年成立的公司，前段时间被时代杂志评为了2022年100家最有影响力的公司之一，并成功拿到了NASA的合同。

田径运动中有一项运动叫做链球。运动员通过身体的旋转可以将一只近15斤重的铁球甩出80米开外。那么火箭是否也可以这样被甩向太空？这家名叫Spinlaunch的公司做到了！它们颠覆了困扰航天工业的一个问题，那就是火箭方程式，一个可以计算火箭需要多少燃料才能将有效载荷运送到目的地的方程式。而火箭提供有效载荷所需的燃料本身就是火箭的有效载荷。典型的火箭超过90%的重量都是燃料，而Spinlaunch这家公司改变的就是这个现状。它通过一台真空密封的离心机旋转火箭，将火箭以每秒超过2公里的速度甩出去，在火箭到达72公里的高空后，点燃发动机并将其加速到每秒7.8公里的轨道速度。

你可能会质疑这种操作的可行性，事实上人类早在上世纪60年代的“竖琴计划”中，就采用了410毫米口径的火炮将弹丸发射到了180公里的高度。它的初速几乎和Spinlaunch的发射速度相同。

Spinlaunch的发射原理说起来很简单，但实施起来非常的困难。我们随便举几个例子。比如承载火箭重量并高速旋转的转杆，制造它的材料很可能是目前地球上承受拉伸负载能力最强的。 Spinlaunch大约以6马赫的初始速度发射一枚火箭。当发射盘的半径为45米的情况下，转杆每分钟需要达到450转。在这个速度下，转杆的G载荷将达到10000g！这意味着，转杆将承受比自身重量大10000倍的力。如果携带一枚10吨重的火箭，这意味着转杆将要支撑住10万吨的重量。不过Spinlaunch仅仅使用一根横截面为0.23平方米的碳复合材料就攻克了这个难题。

但在空气中，转杆不可能让火箭达到6马赫的速度。剧烈的空气摩擦和颤振效应会让整个转杆和火箭毁坏，所以Spinlaunch必须为整个舱室建立一个真空的环境。但这个抽真空的过程并不是我们所理解的只要流体泵持续运转就能实现的。随着舱室内的空气逐渐稀薄，抽真空的过程变得非常困难， Spinlaunch使用了一种分子泵，捕捉舱室内的气体分子并以单个分子的形式往外泵送。这种分泵每分钟的转速达到72000转。

除了抽真空， Spinlaunch还需要在每枚火箭发射出去后瞬间密闭舱室。所以在连接到真空舱室的这根长管上，会有一个双门气闸。微不足道的毫秒误差可能会让火箭瞬间撞毁。气闸不仅能以极快的速度开合避免空气进入，还需要有极高的联动响应能力以配合转杆在释放火箭后恰到好处的开启气闸。

除此之外， Spinlaunch还要解决因为重量分布不均导致整个设备剧烈振动的问题。由于专利的保护，该公司并未展示其核心技术，那就是高速转杆如何精确地对准发射管瞬间释放火箭的机构及原理。那么这个项目的成功是否对SpaceX造成一定程度的打击呢？Spinlaunch可以实现每天5到10枚火箭的发射。由于整个过程最大的能耗仅仅是电力， Spinlaunch每次发射需要的电力大约为10万千瓦，以目前当地6美分的工业电价来计算，一次发射的电力成本仅为6000美元，这对于火箭发射来说实在是太便宜了。所以Spinlaunch可以将单次太空发射的价格降低 20 倍，并宣称他们将单枚火箭的发射成本降到 50万美元以下。

不用火箭发动机，如何将一枚火箭甩向太空？

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