不到2分钟,马斯克炸毁升空火箭,这是一场价值3.4亿的逃生测试

近日,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。

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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。

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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。。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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,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。

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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。

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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 。

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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。

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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。”

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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。

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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。

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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。

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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)

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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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