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「科普」一篇看完SpaceX猎鹰重型火箭首飞:这是台飞向火星的特斯拉
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SpaceX的猎鹰重型火箭(Falcon Heavy),在美国东部时间2月6日下午3:45,北京时间2月7日4:45成功发射,这是载人航天史上的一个新里程碑。刚刚昨天,被股市分析师称为最大科技泡沫的比特币暴跌拖累了全球股市,而SpaceX的猎鹰重型火箭的成功发射,一扫了科技圈头上的阴霾。

连我们爱搞机也得跨界为大家汇总一下这支火箭的消息,就大概能知道它的意义有多大了。此次科普将从猎鹰重型火箭的“背景资料和参数、火箭上的有趣设定、其对人类航空业的影响”这3个方面进行,希望能帮助大家了解这次发射和它的影响。

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背景与经过

福彩3d试机号 www.ou1iu.cn SpaceX由伊隆·马斯克(Elon Musk)于2002成立,可部分重复使用的猎鹰1号和猎鹰9号运载火箭,于2008年和2010年首飞成功,并在2012年开始为国际空间站运送补给物资。而猎鹰9号现在标志性的火箭回收,经过了多次失败后,终于在2015年12月22日首次成功回收。但在2016年,猎鹰9号三度发射失败,经过马斯克“整顿”,SpaceX步入正轨。

在2016年4月,终于成功完成了人类首次海上火箭回收,并在2017年多次发射商用卫星。当中,在上一年10月,猎鹰9号以“一箭十星”的形式,送了10颗铱星卫星上太空(没错,就是当年差点拖垮摩托罗拉那个铱星)。

这次的猎鹰重型火箭计划,最早在2011年首次宣布,当初的目标是在2013或2014年发射。延迟4年后,猎鹰重型火箭首次试射就成功上天了。从宣布计划到今天发射,SpaceX已经为猎鹰重型火箭花了7年时间。

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猎鹰重型火箭高70米,宽12.2米,总重1420.8吨,起飞推力500万磅,相当于18架747飞机推力综合。它是SpaceX现在最大的运载火箭,也是在役运力最强的火箭,在它之上的只有阿波罗计划中的土星5号运载火箭(其余的都是些还没开始量产的竞争对手)。猎鹰重型火箭可以把63.8吨的载荷送上近地轨道,或者是把18吨的载荷送上火星,它甚至有能力把3.5顿载荷扔上冥王星轨道(之前被抛出九大行星的那颗)。


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猎鹰重型的一级火箭,由3枚猎鹰9号“捆绑”而成,一共有27个梅林引擎(每枚“猎鹰9号”有9个引擎),当中有两枚还是在2016年执行过发射任务。这次的发射中,3枚一级火箭中,只有芯级火箭(指在中间的主推进器)没有成功回收,另外2枚都成功在陆地回收了。


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芯级火箭(中间的主推进器)上,9台引擎中了本来预设要重新点燃的3台引擎,有2台都没能启动,导致火箭以450公里/小时的速度坠落大西洋了。但即便如此,SpaceX已经完成了总共23支火箭的回收了。

 

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这次发射的目标是到达火星轨道,火箭会将在地球轨道停留6小时,然后重新点燃发动机飞往地球和火星之间的轨道。而从地球到火星的旅程,平均需要162天。地球和火星的上一次的最近距离在2003年,相距5600万千米(地月距离38万千米,相差近150倍),而当地球和火星都处于远日点时,两者距离更是高达2.25亿千米。

 

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马斯克预计这次的测试载荷(特斯拉午夜樱桃红Roadster跑车),最终会非常接近火星,并在轨道上漂流上亿年,它甚至有可能会落到火星上(当然,可能性非常?。?。因为目标是不是火星地面,而且就算误入火星大气层也会被烧毁,所以过程中没有地球微生物污染火星的风险。

SpaceX计划2018年上半年发射一颗大型沙特阿拉伯通信卫星(名为 Arabsat 6A),并在上半年为美国空军发射一个测试有效载荷,以通过国家安全任务的火箭认证。再往后,猎鹰重型火箭将为 Inmarsat 和 Viasat 再发射两颗通信卫星。

充满人文气息与致敬的小细节

这次的故事中,有几个有趣且充满人(zhuang)文(bi)气息的点:

  1. 猎鹰重型火箭的发射场是美国佛罗里达肯尼迪航天中心,这也是1969年把人类带上月球的阿波罗11号的发射地点。

  2. 马斯克本身对发射本身没有很大的期待,这毕竟是该火箭首飞。马斯克也多次表示火箭可能会爆炸,只要不炸飞发射台就认为算是取得成功了。

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    看图片就大概能脑补到猎鹰重型火箭的载荷仓有多大了

  3. 一般用来做测试载荷的,都是混凝土块,而马斯克则把他自己的另外一家公司——特斯拉的午夜樱桃红Roadster跑车。

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  4. 这台特斯拉是人类第一台上太空的汽车,如果计划顺利,它还会陆续创下“首台跑到火星轨道的汽车”、“运动速度最快的汽车”等记录。

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  5. 特斯拉的显示器上写着“Don't  Panic”(不要惊慌),这同时也是《银河系漫游指南》封面上的一句话。车上播放的是大卫·鲍伊(David Bowie)的《Space Oddity》(太空怪谈)。

  6. 特斯拉的乘客是一个名为“Starman”的太空假人,《Starman》同样是大卫·鲍伊的名曲,1972年发行(听到旋律的时候,估计大家都会想起这首歌)。另外,因为太空没有空气,坐在车上的太空假人其实是听不到车上播放的歌的。而太空假人身穿的太空服,是如假包换的太空服,SpaceX用了整整3年时间设计。

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  7. 特斯拉上还放着由Arch  Mission基金会打造的激光光学石英储存设备,它能耐受严酷的太空条件,里面装着的是艾萨克·阿西莫夫(Isaac Asimov)科幻小说的《基地》三部曲(一群人看到银河系即将进入黑暗的战争时代,然后集中科学家在新行星上建立“生存基地”的故事)。和它一起的,还有块刻着SpaceX公司6000名员工名字的铭牌。

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  8. 用来海上回收芯级火箭的,还是那艘名为“Of Course I Still Love You”(中文译名“当然,我还爱着你”,之前有多支火箭回收失败,这艘船被自家的火箭炸了很多次)的无人驾驶船。它和另外一艘姐妹船"Just Read the Instructions"(他喵,快读说明书)的名字,都源自Iain M. Banks的Culture系列小说。

  9. 而猎鹰(Falcon)系列火箭,他们的名字源自《星球大战》中的千隼号(Millennium Falcon)。

太空时代再临,各国航天局要抓紧了

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虽然人类在近50年前就登上了月球,但在前苏联解体、航天飞机退役之后,人类的太空任务范围就被限制在400公里的近地轨道上,这是国际空间站的轨道高度,它甚至还得人工补充推进剂来维持自己的轨道高度。

SpaceX火箭的最大特色,是可回收和低成本。其能把同级别火箭的发射成本降低好几倍,而且发射周期更短,已经对世界各国的航天局形成了巨大的重大威胁。猎鹰重型火箭的发射成本“仅有”9千万美元,只有此前的国际商业发射的1/4

民营航空中,波音与洛克希德·马丁公司联合创立的联合发射联盟公司的瓦肯火箭,亚马逊创始人贝佐斯的蓝源公司新格伦巨型火箭都是它的对手。甚至NASA的“新型太空发射系统”火箭,盯准的对手也是SpaceX。

2017年12月,美国总统特朗普提出了重返月球的计划。NASA预测新的登月计划将费用会高达1040亿美元。而NASA正在研制的SLS航天飞机发射系统发射成本高达9-10亿美元,且要2022年才能送人上月球。这么一比,猎鹰重型火箭的9千万发射成本,简直就像“不要钱”一样。

最后,附上人类部分探测器飞到火星的耗时表:

  1. 水手4号:第一艘飞经火星的宇宙飞船(1964年飞经):228天

  2. 水手6号:(1969年飞经):115天

  3. 水手7号:(1969年飞经):128天

  4. 水手9号:第一艘环绕火星的宇宙飞船(1971年):168天

  5. 维京1号:第一艘着陆火星的美国飞船(1975年):304天

  6. 维京2号轨道器/着陆器(1975年):333天

  7. 火星全球探勘者号(1996年):308天

  8. 火星探路者号(1996年):212天

  9. 火星奥德赛号(2001年):200天

  10. 火星快递轨道卫星(2003年):201天

  11. 火星侦察轨道器(2005年):210天

  12. 火星科学实验室(2011年):254天


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