「科普」一篇看完SpaceX獵鷹重型火箭首飛:這是臺飛向火星的特斯拉
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SpaceX的獵鷹重型火箭(Falcon Heavy),在美國東部時間2月6日下午3:45,北京時間2月7日4:45成功發射,這是載人航天史上的一個新里程碑。剛剛昨天,被股市分析師稱為最大科技泡沫的比特幣暴跌拖累了全球股市,而SpaceX的獵鷹重型火箭的成功發射,一掃了科技圈頭上的陰霾。

連我們愛搞機也得跨界為大家匯總一下這支火箭的消息,就大概能知道它的意義有多大了。此次科普將從獵鷹重型火箭的“背景資料和參數、火箭上的有趣設定、其對人類航空業的影響”這3個方面進行,希望能幫助大家了解這次發射和它的影響。

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背景與經過

欢乐球吃球连接 www.anboi.icu SpaceX由伊隆·馬斯克(Elon Musk)于2002成立,可部分重復使用的獵鷹1號和獵鷹9號運載火箭,于2008年和2010年首飛成功,并在2012年開始為國際空間站運送補給物資。而獵鷹9號現在標志性的火箭回收,經過了多次失敗后,終于在2015年12月22日首次成功回收。但在2016年,獵鷹9號三度發射失敗,經過馬斯克“整頓”,SpaceX步入正軌。

在2016年4月,終于成功完成了人類首次海上火箭回收,并在2017年多次發射商用衛星。當中,在上一年10月,獵鷹9號以“一箭十星”的形式,送了10顆銥星衛星上太空(沒錯,就是當年差點拖垮摩托羅拉那個銥星)。

這次的獵鷹重型火箭計劃,最早在2011年首次宣布,當初的目標是在2013或2014年發射。延遲4年后,獵鷹重型火箭首次試射就成功上天了。從宣布計劃到今天發射,SpaceX已經為獵鷹重型火箭花了7年時間。

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獵鷹重型火箭高70米,寬12.2米,總重1420.8噸,起飛推力500萬磅,相當于18架747飛機推力綜合。它是SpaceX現在最大的運載火箭,也是在役運力最強的火箭,在它之上的只有阿波羅計劃中的土星5號運載火箭(其余的都是些還沒開始量產的競爭對手)。獵鷹重型火箭可以把63.8噸的載荷送上近地軌道,或者是把18噸的載荷送上火星,它甚至有能力把3.5頓載荷扔上冥王星軌道(之前被拋出九大行星的那顆)。


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獵鷹重型的一級火箭,由3枚獵鷹9號“捆綁”而成,一共有27個梅林引擎(每枚“獵鷹9號”有9個引擎),當中有兩枚還是在2016年執行過發射任務。這次的發射中,3枚一級火箭中,只有芯級火箭(指在中間的主推進器)沒有成功回收,另外2枚都成功在陸地回收了。


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芯級火箭(中間的主推進器)上,9臺引擎中了本來預設要重新點燃的3臺引擎,有2臺都沒能啟動,導致火箭以450公里/小時的速度墜落大西洋了。但即便如此,SpaceX已經完成了總共23支火箭的回收了。

 

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這次發射的目標是到達火星軌道,火箭會將在地球軌道停留6小時,然后重新點燃發動機飛往地球和火星之間的軌道。而從地球到火星的旅程,平均需要162天。地球和火星的上一次的最近距離在2003年,相距5600萬千米(地月距離38萬千米,相差近150倍),而當地球和火星都處于遠日點時,兩者距離更是高達2.25億千米。

 

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馬斯克預計這次的測試載荷(特斯拉午夜櫻桃紅Roadster跑車),最終會非常接近火星,并在軌道上漂流上億年,它甚至有可能會落到火星上(當然,可能性非常?。?。因為目標是不是火星地面,而且就算誤入火星大氣層也會被燒毀,所以過程中沒有地球微生物污染火星的風險。

SpaceX計劃2018年上半年發射一顆大型沙特阿拉伯通信衛星(名為 Arabsat 6A),并在上半年為美國空軍發射一個測試有效載荷,以通過國家安全任務的火箭認證。再往后,獵鷹重型火箭將為 Inmarsat 和 Viasat 再發射兩顆通信衛星。

充滿人文氣息與致敬的小細節

這次的故事中,有幾個有趣且充滿人(zhuang)文(bi)氣息的點:

  1. 獵鷹重型火箭的發射場是美國佛羅里達肯尼迪航天中心,這也是1969年把人類帶上月球的阿波羅11號的發射地點。

  2. 馬斯克本身對發射本身沒有很大的期待,這畢竟是該火箭首飛。馬斯克也多次表示火箭可能會爆炸,只要不炸飛發射臺就認為算是取得成功了。

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    看圖片就大概能腦補到獵鷹重型火箭的載荷倉有多大了

  3. 一般用來做測試載荷的,都是混凝土塊,而馬斯克則把他自己的另外一家公司——特斯拉的午夜櫻桃紅Roadster跑車。

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  4. 這臺特斯拉是人類第一臺上太空的汽車,如果計劃順利,它還會陸續創下“首臺跑到火星軌道的汽車”、“運動速度最快的汽車”等記錄。

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  5. 特斯拉的顯示器上寫著“Don't  Panic”(不要驚慌),這同時也是《銀河系漫游指南》封面上的一句話。車上播放的是大衛·鮑伊(David Bowie)的《Space Oddity》(太空怪談)。

  6. 特斯拉的乘客是一個名為“Starman”的太空假人,《Starman》同樣是大衛·鮑伊的名曲,1972年發行(聽到旋律的時候,估計大家都會想起這首歌)。另外,因為太空沒有空氣,坐在車上的太空假人其實是聽不到車上播放的歌的。而太空假人身穿的太空服,是如假包換的太空服,SpaceX用了整整3年時間設計。

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  7. 特斯拉上還放著由Arch  Mission基金會打造的激光光學石英儲存設備,它能耐受嚴酷的太空條件,里面裝著的是艾薩克·阿西莫夫(Isaac Asimov)科幻小說的《基地》三部曲(一群人看到銀河系即將進入黑暗的戰爭時代,然后集中科學家在新行星上建立“生存基地”的故事)。和它一起的,還有塊刻著SpaceX公司6000名員工名字的銘牌。

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  8. 用來海上回收芯級火箭的,還是那艘名為“Of Course I Still Love You”(中文譯名“當然,我還愛著你”,之前有多支火箭回收失敗,這艘船被自家的火箭炸了很多次)的無人駕駛船。它和另外一艘姐妹船"Just Read the Instructions"(他喵,快讀說明書)的名字,都源自Iain M. Banks的Culture系列小說。

  9. 而獵鷹(Falcon)系列火箭,他們的名字源自《星球大戰》中的千隼號(Millennium Falcon)。

太空時代再臨,各國航天局要抓緊了

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雖然人類在近50年前就登上了月球,但在前蘇聯解體、航天飛機退役之后,人類的太空任務范圍就被限制在400公里的近地軌道上,這是國際空間站的軌道高度,它甚至還得人工補充推進劑來維持自己的軌道高度。

SpaceX火箭的最大特色,是可回收和低成本。其能把同級別火箭的發射成本降低好幾倍,而且發射周期更短,已經對世界各國的航天局形成了巨大的重大威脅。獵鷹重型火箭的發射成本“僅有”9千萬美元,只有此前的國際商業發射的1/4

民營航空中,波音與洛克希德·馬丁公司聯合創立的聯合發射聯盟公司的瓦肯火箭,亞馬遜創始人貝佐斯的藍源公司新格倫巨型火箭都是它的對手。甚至NASA的“新型太空發射系統”火箭,盯準的對手也是SpaceX。

2017年12月,美國總統特朗普提出了重返月球的計劃。NASA預測新的登月計劃將費用會高達1040億美元。而NASA正在研制的SLS航天飛機發射系統發射成本高達9-10億美元,且要2022年才能送人上月球。這么一比,獵鷹重型火箭的9千萬發射成本,簡直就像“不要錢”一樣。

最后,附上人類部分探測器飛到火星的耗時表:

  1. 水手4號:第一艘飛經火星的宇宙飛船(1964年飛經):228天

  2. 水手6號:(1969年飛經):115天

  3. 水手7號:(1969年飛經):128天

  4. 水手9號:第一艘環繞火星的宇宙飛船(1971年):168天

  5. 維京1號:第一艘著陸火星的美國飛船(1975年):304天

  6. 維京2號軌道器/著陸器(1975年):333天

  7. 火星全球探勘者號(1996年):308天

  8. 火星探路者號(1996年):212天

  9. 火星奧德賽號(2001年):200天

  10. 火星快遞軌道衛星(2003年):201天

  11. 火星偵察軌道器(2005年):210天

  12. 火星科學實驗室(2011年):254天


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