马斯克的疯狂举动,半空炸毁3.4亿元火箭,来展现载人舱逃逸技术

X完成了一次特殊的发射任务——也是人类航空史上的第一次,把火箭发射,然后炸毁。“龙”飞船载人舱迅速与火箭分离,打开降落伞回到地球,“猎鹰”火箭随后爆炸,可以说这是人类史上最贵的烟花了。很多时候飞船之所以会发生事故,往往是因为人为的疏忽导致,1986年1月28日,挑战者号在进行代号STS-51-L的第10次太空任务时,在升空后73秒时,爆炸解体坠毁。

近日美国挑战者号宇宙飞船爆炸,马斯克又做了一项疯狂举动,在美国佛罗里达州,Space X完成了一次特殊的发射任务——也是人类航空史上的第一次,把火箭发射,然后炸毁。

此次马斯克使用的火箭是猎鹰9号,它是SpaceX公司研制的可回收式中型运载火箭。猎鹰9号于2010年6月4日完成首次发射,于2015年12月21日完成首次回收,一枚猎鹰9号火箭的总造价约为5000万美元,约合人民币3.4亿。

而火箭上搭载的则是马斯克的“龙”飞船,这是全球屈指可数的商用太空飞船之一,是世界上第一艘由私人公司研发的航天飞船。

龙飞船内部

然而,这并不是马斯克有钱烧的,他此举的目的是为了展现载人舱逃逸技术。

在佛罗里达州,猎鹰9号比比原计划推迟了1天零2个小时30分钟之后成功发射,1分钟24秒左右,火箭速度超过1600公里/小时,引擎熄火,太空舱上的八个推进器同时点火,并达到最大推力,太空舱弹射而出。。

在发射后不到90秒的时间内,火箭达到了称为“Max Q”的临界速度。这是最大的空气压力,地球上浓密的大气层在加速向天空飞行时对火箭施加巨大力的时候。

这时,Space X出触发了紧急逃生系统,正式开始飞行中的“中止测试”(这是为了测试火箭发射失败时,逃生系统是否安全有效,符合设计要求)。“龙”飞船载人舱迅速与火箭分离,打开降落伞回到地球,“猎鹰”火箭随后爆炸,可以说这是人类史上最贵的烟花了。

2分25秒后,太空舱与推进器分离,呈自由落体状向大西洋坠落。9分04秒,太空舱安全“落水”,成功完成了应对火箭灾难性事故的安全性测试。

这项精彩的展示对于Space来说是富有意义的,因为这是决定美国宇航局批准该公司的太空舱搭载宇航员的关键。

但其实“龙”飞船早在2015年就成功进行了一次发射终止测试,八个逃逸用发动机同时点火并达到最大推力,将“龙”飞船带离发射台,几秒钟内达到345 mph的最大速度,随后终止燃烧,主干部分脱落,降落伞激活,飞船平稳降落在大西洋上。

除了马斯克的几次展示,航空航天逃逸系统其实已经发展了很多年。

在1958年的时候,一位叫做马克西姆-法盖特的美国工程师提出了逃逸塔的理念,就是在整流罩顶端加一根长棍,上面倾斜地装着几台大推力固体火箭发动机。一旦火箭有事,就立刻点燃这些发动机,然后炸开飞船与火箭之间的连接部分,把飞船带到高空,依次抛掉整流罩、飞船推进舱,最后按照正常程序打开降落伞回收。

由此航空航天逃逸系统开始发展,比如美国第一个载人飞船系列“水星”号,1961年5月-1963年5月美国共发射6艘“水星”号飞船,“水星”飞船的逃逸系统是采用发动机将飞船升高760 m,然后开启降落伞,此种方法产生的动力过载达309;“阿波罗”飞船也是采用应急发动机救生方案。在发射前后的30 min内,随时可使飞船发射到1220 m的高空,水平距离可达610 m。个人救生方案主要是指航天员使用弹射座椅逃离乘员舱,然后展开降落伞返回地面。

而在轨发生事故时可采用的方案包括:从地面发射营救航天器,轨道上备有营救航天器和采用再入救生系统。后者采用太空逃逸、再入和返回地球三步法救生。

很多时候飞船之所以会发生事故,往往是因为人为的疏忽导致,1986年1月28日,挑战者号在进行代号STS-51-L的第10次太空任务时,在升空后73秒时,爆炸解体坠毁。机上的7名宇航员都在该次事故中丧生。

原因是“挑战者”号在发射升空时因其右侧固体助推器(SRB)的O型密封环失效,毗邻的外部燃料舱在泄漏出的火焰的高温烧灼下产生结构失效,最终导致高速飞行中的航天飞机在空气阻力的作用下于发射后的第73秒解体爆炸。而挑战者号则没有逃逸塔。

像俄罗斯的“联盟MS-10”号宇宙飞船火箭发生故障,宇航员就成功利用逃逸系统实现了逃生,降落在了在哈萨克斯坦杰兹卡兹25公里处。

马斯克的Spac X 研制的火箭为了实现可重复使用和降低成本美国挑战者号宇宙飞船爆炸,取消火箭整流罩,让飞船直接露在外面。然而这样就没地方装逃逸塔了。于是,他们把逃逸发动机都装到了飞船的尾巴上。一旦火箭有事,就直接把飞船“推”出去,而不是像逃逸塔那样“拉”出去。

但不管怎么样来说, 其实都不太需要炸毁整个火箭,来展示载人舱逃逸技术,马斯克的此举颇有些秀肌肉的想法,向大家展示其公司深厚的技术,表示他提出的载人计划是可行的。

SpaceX表示,将在今年3月进行首次龙飞船载人任务,将宇航员Doug Hurley和Bob Behnken送抵国际空间站。

除此之外,Space X正在研制重型运载火箭“星舟”,有望于2020年实现载人飞行。“星舟”的目标是将超过100吨有效载荷送入月球或火星表面,以经济的价格为建立月球基地和火星城市运送人力、物力。最终实现运送多达100人进行长距离星际飞行 。

马斯克还发表了一系列的推文,到2030年,要把1000名人类送上火星,到了2050年这个数字将变成100万。他还透露了有关计划于2050在火星上建造一座100万人口城市计划的新细节。

他说,SpaceX为此计划在未来10年内建造1000艘“星际飞船”。马斯克表示,目标是平均每天发射3艘“星际飞船”,让每个人都能开始火星之旅。

为了可以让大家都去成,马斯克甚至还提出了利用火箭在地球各个城市往返的设想:只需要30分钟,就能到达地球上的每个角落,方便大家前往火星。他信誓旦旦宣称“会让每个人都能去,只要他们愿意。没有钱去火星的人会得到贷款。”

那实现没有钱的怎么办呢?可以到了火星之后打工还钱,到时候火星会有许多的工作。

马斯克火星旅行计划可行吗

但是我们也要清晰看到目前登陆火星的鸿沟,地球到火星的最近距离约为5500万公里,最远距离则超过4亿公里。两者之间的近距离接触大约每15年出现一次。1988年火星和地球的距离曾经达到约5880万公里,而在2018年两者之间的距离将达到5760万公里。

从地球到火星,美国的维京1号,用了304天飞抵火星,并成功登陆,从目前的航天器到火星的时间来看,大致需要6-10月左右。

一个正常体形的乘员每天需要消耗总重约5公斤的氧气、水和食物,才可以完成标准太空飞行任务一天所需工作;与此同时,他也将排泄出多种代谢终产物。大致消耗拆分如下:0.84公斤氧气、0.62食物和3.52水;并经过身体处理转化成0.11公斤固体排泄物、3.87公斤液体排泄物和1.00公斤二氧化碳。

而你要搭载这么多人前往火星,构建维持旅行者半年多生存的环境控制与生命保障系统,那么整个规模会有多庞大,那你可以想象一下整个飞船的体积会有多庞大,那火箭发动机的推力要多强。

除此之外,从火星返回也是一个大难题,。航天器在轨道上的运动是在地心力场作用下,基本按天体力学规律运动,改变运行速度可使航天器脱离原来的运行轨道而转入另一条轨道,若速度的变化可转向进入地球大气层的轨道,则可能实现返回。航天器从外层空间返回地面须经历离轨、过渡、再入和着陆4个阶段。

科学家在“阿波罗11号”上,装有一台推力1.6吨的上升发动机,该发动机点火后只需4分钟左右的时间便可推动其进入月球轨道,随后“阿波罗11号”在抛弃登月舱后开启服务舱发动机获得更大的速度,使其脱离月球轨道奔向地球轨道。

而火星的重力还是月球的2.4倍。科学家计算过,从月球表面起飞的质量每增加一公斤,其发射时就需要多632公斤的负载,比如油箱和燃料,而从火星上发射进入太空,每公斤质量需要的燃料比例要高出10倍以上,这是人类无法承受的。

人类如果没有办法在火箭动力系统上取得进一步的突破,比如发展核动力,那么想实现火星旅行可以说是非常困难的。(还有就是构建可再生的环境控制与生命保障系统)

但不管怎么说从2002年Space X 成立,马斯克就一直在构建载人星际旅行的宏伟蓝图,不管这是不是马斯克营销的噱头,不得不承认,Space X的确是世界上技术实力最强的民营航天企业。毕竟自2011年航天飞机退役,美国重新获得本土发射宇航员进入太空的能力,而这一创举将由一家私人民企完成。

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