马斯克制造“行星发动机”?堪比流浪地球!

新消费
2019
02/15
11:47
极果
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马斯克又搞了个大新闻!

2 月 7 号,马一龙同志在 Twitter 上分享了两张照片和一段视频,宣布自家的 " 猛禽 " 火箭发动机已经达到了设计目标。未来这个发动机将被安装在自家 BFR 火箭和 Starship 星际飞船上面,将旅客送上太空,载人登月,甚至移民火星。

" 猛禽 " 由于其独特的设计,很有希望成为地表最先进的火箭发动机之一。虽然把地球推走可能还差点意思,但要是哪天地球完蛋了,指着这玩意儿去火星避难应该问题不大。这么一件逃亡主义者的跑路神器(雾),马斯克究竟是从哪儿掏出来的呢?

土豪上天全靠它!

你记不记得,马斯克去年宣布的绕月飞行计划?当时一同曝光的除了日本富豪前泽友作,还有 SpaceX 旗下最新的飞船同火箭设计。这张图里屁股底下的几个圆圈,就是本次实验中的主角:猛禽发动机。

其实这并不是猛禽发动机的第一次地面点火试验,早在 2016 年,第一个版本的猛禽就已经上台测试,部分组件甚至 2015 年就开始制造和实验了。

(先前点火测试时的照片)

这里头还有个故事:由于猛禽发动机的设计推力过大,以至于斯坦尼斯航天中心的试验台 Hold 不住它。 SpaceX 的科学家只好先在这个租借来的测试台上,对猛禽发动机的喷射器组件进行单独测试。然后 …… 自己回家造了个更大的测试台,这才有了今天我们看到的测试画面。

不过马斯克去年 12 月份曾经表示过,先现今这个拿来测试的版本已经 " 从根本上重新设计过 "。不管是推力还是燃烧效率,和先前的产品相比都有了很大进步。

按照 SpaceX 自己先前的计算,星舰 Starship 和重型火箭 Super Heavy 在发射时,至少需要每个引擎提供 170 吨的巨大推力。而刚刚的实验表明," 猛禽 " 的推力已经达到了 172 吨。如果把常温燃料换成低温燃料,这个数字还能再往上提 10~20%。

单就发动机而言,猛禽几乎已经接近研制成功了。它的下一步将会是安装到 Starship Hopper 飞船上,进行垂直起降的实机测试。按照之前马斯克公布的时间表,Hopper 将会在今年 4 月份首飞,正式进入轨道的版本也会在 6 月左右出厂。

如果飞船和引擎的研发进度都顺利的话,年内我们或许有机会看到这个大铁壳子原地起飞的壮观场景。

星际引擎是个啥原理?

为了达到 BFR 大火箭远超 100 吨的运载指标,以及远征火星的动力需要,引擎必须要拥有非常巨大的推力才行。SpaceX 现有的 " 梅林 " 发动机显然已不足以满足需求。而放眼更高端的发动机设计,则大致分为两种路线:燃烧效率更高,但对管道要求也更高的 " 富氧化剂 " 型,和虽然对材料要求相对友好,但燃烧效率相对低下的 " 富油型 "。

(猛禽发动机燃烧方案)

面对鱼和熊掌两者之间的选择,马斯克毅然决定:

其实这也不完全是任性:SpaceX 从一开始就希望火箭可以重复使用,而这种设计由于可以取消掉部分传统火箭中容易出现故障的部件,因而具备更好的稳定性。另外,这样设计也可以降低整个泵系统的工作压力,更有利于发动机的循环使用。

(测试前等待安装的 " 猛禽 " 发动机)

不过这条路并不好走。实际上,全流量分级燃烧循环发动机,目前全人类只造出来过三台:第一台是冷战时期的 RD-270,由苏联设计师格鲁申科操刀,早在 1967 年就进行过第一次点火测试。为了增大发动机的比冲,它甚至使用了剧毒的戊硼烷来做推进剂,简直就是刘慈欣那句 " 前进!前进!不择手段的前进!" 的最佳映照。

但由于进度过慢,加上不稳定问题始终未能解决,RD-270 成为废案,最后也没能冲出地球之外。尽管如此,它仍然保有最强 " 单核 " 发动机的桂冠,直到今天。

另一个则是美国的 " 集成动力验证器 ",由 NASA 和空军实验室支持,总承包商则是洛克达因公司和 Aerojet。2006 年 7 月 19 日,洛克达因宣布验证机已经能达到设计功率,但同样地,这台发动机从未上天飞行过。

至于第三台,正是 SpaceX 的 " 猛禽 "。这也让这次实验的成功更加受人瞩目,毕竟时隔 50 多年,这个疯狂的技术路线如今终于又往前迈进了一步。而且借助于新的设计,这个大宝贝儿的造价甚至有可能比猎鹰火箭还要低。这意味着如果一切进展顺利,从地球开往月球 / 火星的船票,可能比我们之前想象的还能再便宜点。

就是不知道格鲁申科同志在天有灵的话,看着自己的想法在美国人手里变为现实,是应该哭还是应该笑呢 ……

这么大个炮仗 …… 有啥用?

别忘了,马斯克的目标一直都是火星。而猛禽发动机的实验成功,不仅意味着 SpaceX 在重型火箭技术上更进一步,也意味着马斯克距离殖民火星的目标又缩短了一步大距离。

但极果君觉得最重要的是,这次实验让 P 图大师们又找到了新的恶搞素材。有玩钢铁侠梗的,有假装星际穿越的,还有 P 成龟波气功的:

另外,先前买了月球船票的日本富豪和其他几位艺术家,也会被这个大礼花送上月球轨道。SpaceX 后续还将对猛禽发动机进行持续改进,将它分成大气层内用的近地型,和宇宙空间里用的真空型。以后在太阳系里开疆拓土,恐怕也少不了它的身影。

不过流浪地球的话 …… 这个劲儿可能还是小了点。

人类殖民火星

你感觉是痴心妄想

还是我们注定的未来?

【来源:极果】

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