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微信公眾號太多不好找到我們?
這個問題其實很容易解決,
置頂,或星標公眾號“衛星與網絡”
遇見你真好,希望能一直陪著你。
SpaceX耗時兩年,迭代十幾個版本,炸掉一堆原型機后,終于把馬斯克在5年前放給全世界的PPT變成了一枚高達120米的,實際佇立在發射臺的火箭。
2016年國際宇航大會上的演講,估計當時沒幾個人拿這玩意當真吧
雖然星艦后面的挑戰還很多,估計還要炸個幾次,甚至不排除項目失敗的可能,但Talk is cheap. Show me the rocket.這句話,SpaceX確實是做到了,祝賀!不過今天的正文卻是給星艦潑冷水的。
近日,被業界集體諷刺的“藍色亞軌道”公司為了爭奪登月艙的第二份合同,發了一張公開宣傳圖。對比了SpaceX星艦登月方案和藍色起源牽頭的國家隊“綜合著陸器”(Integrated Lander Vehicle,ILV)的優劣,結論是藍色起源牽頭的國家隊登月艙相對SpaceX更安全、低風險、且快速!
藍色起源是睜眼說瞎話么?其實非也,還是有點道理的,他揪住了SpaceX星艦登月方案最致命的缺點——多次大規模低溫推進劑在軌加注,這也是NASA在登月艙合同的評標過程中公開指出的星艦方案的一項重大缺陷。
SpaceX方案的主要劣勢如下:
1.星艦需要多次連續快節奏的密集發射才能執行任務,這被NASA認為是一項重大缺陷(a significant weakness)。
2.星艦需要多次大規模低溫推進劑在軌加注,NASA認為這也是該設計的一項重大風險。但由于星艦的在軌加注是在近地軌道進行,NASA認為該風險相對于環月軌道加注更容易克服(entail operational risks in Earth orbit that can be overcome more easily than in lunar orbit)。
3.艙門距離月表高達30米,不便于宇航員進出,需配備電梯。
這個缺陷到底是啥,通俗講就是星艦的月球運力不足,大家都知道星艦有百噸以上的近地運力,非常強悍,但是他的構型非常不利于高軌任務。單次星艦發射,別說著陸月球了,就算是進入奔月軌道(TLI)都費勁(運力損失很大)。
那怎么辦,沒運力這還登啥月球?于是馬老板提出了一個在軌加注的概念,登月的星艦要在環繞地球的軌道上停泊一周左右,停泊過程中要再進行10多次其他星艦發射,給登月用星艦對接,并灌注推進劑,灌夠之后才有能力登陸月球并返回。
另一個登月方案圖,估計是18次,這個有點兒多啊
你一定奇怪,藍色起源為啥認為要在一周內完成10次左右發射才能登月一次?因為星艦采用的是雙低溫推進劑(液氧、甲烷沸點都在零下150度以下),在地球軌道上受太陽照射推進劑會迅速蒸發(防熱不當甚至會沸騰),如果加注周期拖得太長,加注的推進劑都不夠蒸發的,所以必須縮短加注周期!那為啥要10多次星艦發射才能登月一次?這是算出來的,馬老板最近的采訪中,透露了星艦的諸多關鍵參數,星艦二級干重、推進劑加注量、發動機比沖等,加上已知往返月面所需ΔV(見下圖),簡單計算就能得出補加推進劑量和次數。其實藍色起源給出星艦需要補加的次數是7-11次,次數取決于星艦本身減重水平和載荷重量。
請放大觀看
我的粗算結果比藍色起源的更理想一些,在完全無載荷(只演示登月技術),星艦二級干重可壓縮至80噸(登月版免去了隔熱瓦),且登月艙無需返回地球重復使用的情況下,僅需5次在軌加注即可無人登月。5次看起來比10次美好多了,但其實還是人類航天史上最麻煩的登月方案,要知道阿波羅時期可是土星五號一箭包往返的啊。
5次發射,就要有5倍的風險,一周內打5發,就要每不到2天就打一枚重型火箭,你能想象么?同為重型火箭的SLS設計的發射頻次可是一年一發啊!如果萬一星艦真的能登月了,那就側面說馬老板在星艦上吹的牛基本都實現了——低成本、高可靠、快頻率!但技術上這真的真的很難!所以藍色起源挑的這個“刺”不無道理。但如果SpaceX真的實現了,那藍色亞軌道的臉可真是啪啪響了。
三款登月艙真實比例,左邊這款29億,中間的60億,最右邊99億
那么藍色起源的方案是啥樣的呢?他這個國家隊的登月艙命名為“綜合著陸器”,實際由轉移級、下降級和上升級三部分(仔細看圖1藍線部分)組成,三部分可分別通過“新格倫”和“火神”運載火箭發射,并在環月軌道或月球軌道平臺門戶進行組裝;也可以通過SLS的改進型一次性整體發射。聽起來好像是簡單多了,但是別忘了,藍色起源可沒說他的登月艙便宜哦。
技術上國家隊的登月艙采用了大量已有技術,下降級源于藍色起源2019年5月公開的的“藍月亮”項目,公司為該項目單獨研發了代號BE-7的氫氧發動機,該發動機推力40千牛,可深度節流(變推力),該型號采用獨特的“雙膨脹燃燒循環”(dual-expander combustion cycle),還為此進行了相關試車。
上升級的動力系統和乘員艙均由洛馬負責,設計上盡可能與獵戶座飛船共用系統。轉移級則由諾格負責,同樣充分參考其在天鵝座貨運飛船上的設計;德雷珀公司則負責航電系統的研發。“綜合著陸器”可以與獵戶座或月球軌道平臺門戶對接,并可長期在軌以供遠期重復使用。
GAO判決NASA的采購合法,藍色起源翻盤落空
現在兩家的撕逼已經進入了白熱化狀態,美國政府問責辦公室(GAO)已經判決SpaceX中標合法,藍色起源的申訴被駁回。現在藍色起源的唯一機會就是讓國會繼續施壓NASA強行頒發第二份登月艙合同了。
另外,上圖其實是很不錯的,這就是基于獵戶座和星艦的登月方案和ΔV圖,但我認為這個圖的小圖1(紅圈處)有個問題,出發階段的停泊加注軌道不應該在HEO軌道,而應該在LEO軌道更好。還有,圖3其實還暗藏了一個新的方案,也就是根本不需要獵戶座飛船,只需要載人龍和星艦即可登月的方案!你認為這應該怎么登月呢?
本文轉載自“航天愛好者”,原標題《藍色起源說的對,星艦登月不靠譜!》,文 | 跆拳道大灰狼