马斯克星际飞船(马斯克星际飞船为什么爆炸)

dcerp.cn 2024-03-18 47次阅读

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马斯克再谈“星际飞船”与“火星殖民”未来,这些或许都将会实现?

相信各位“小伙伴”们每一个人小时候都有一个 探索 宇宙的梦,深邃而又神秘的宇宙是那么地吸引人,宇宙中到底有着什么样的秘密等待着我们去 探索 ?其实不只是在座的各位,全球的每一个人可以说或多或少都有着对于宇宙的向往,这也是为何各国每年都要花费大量的人力物力去 探索 宇宙的原因。

一开始人们试图 探索 月球,但是时至今日人们已经不再满足于月球了,火星成为了我们新的 探索 目标,火星上到底有没有生命?火星上到底有没有水,这些问题人类一直都非常急切地想要获得答案,为此人们发射了不少的探测器前往火星,结果证明火星上确实有水,不过另一个问题“火星到底有没有生命”目前还有待考究。

当然在研究火星的同时,人们也曾多次向往殖民于火星,那么火星殖民到底有没有可能呢?对此美国太空 探索 技术公司的创始人埃隆·马斯克给予了我们答案,马斯克表示殖民火星是可以的,但是在殖民的过程中将会困难重重,其中最主要的困难就在于,如何在火星上建立适合人类居住的火星基地,要知道建造火星基地可比抵达火星要困难得多。

从马斯克的言语中我们可以看得出来,马斯克还是非常自信的,虽然运友以目前的 科技 很难在火星建造基地,但是未来这绝对会成现实。不过在去往火星的路上我们肯定得有一个“星际飞船”吧,而刚好马斯克就在造“星际飞船”,并且马斯克还承诺,载人“星际飞船”将会于不久的将来也就是2021年首次飞向近地轨道。

马斯克表示:前几次的飞行试验很可能不会起到非常大的效果,因为目前马斯克的团队正处在一个未知的研发领域,但是这款飞船最终将会用于执行各种火星的飞行任务。此前马斯克此禅的原型飞船在实验中均已爆炸而失败,但是大家要知道“失森悄尘败是成功之母”。

要知道目前人类 探索 的是一个未知的区域,这需要科研人员有足够多的时间去进行研究,而星际旅行和火星殖民在未来更是要集中全人类的力量来进行实现,宇宙是广阔的,而 探索 宇宙仅仅只靠一个国家那是肯定是不可能的,目前人类的 科技 正在高速发展着,相信要不了多久人类就可以 探索 宇宙了。(豆豆)

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马斯克:长期目标每周一艘,两年造出百艘星际飞船,您怎么看?

SpaceX公司正致力于将人类变成一种多行星生命。该公司正在开发一种完全可重复使用的星际飞船,这种航天器将能够进行长时间的航行,甚至可以达到火星。

目前,该公司的工程师们正在研发这种可以运送100名乘客的巨型不锈钢宇宙飞船,以及一枚可以将100吨货物送入地球轨道的超重型火箭。SpaceX不仅要接受开发完全基枯可重复使用的星际运载工具的挑战,还将在位于德克萨斯州博卡奇卡海滩“星际基地”工厂创建一个完善的生产系统,以在未来10年内制造数百艘星际飞船。

在最近的一次TED采访中,SpaceX创始人埃隆·马斯毁友克 (Elon Musk) 表示,要实现殖民火星,将需要1000艘可重复使用的星际飞船,因为要发射上兆吨的物资前往火星,以便在2050年之前创建第一个自给自足的火星城市。

马斯克在访谈中分享称:“我们已经为‘星际基地’建立了生产系统,我们正在制造很多飞船和助推器,我们目前正期待两个月能制造一艘助推器和飞船,然后希望到今年年底能缩短到每个月一艘。”

就长期而言,SpaceX的目标是每周至少建造一艘星际飞船,以实现到2050年建造1000艘星际飞船的目标。按照这个速度,该公司每两年就能造出大约100艘星际飞船。马斯克还希望在不久后,“星际基地”工厂的装配线最终将能够每72小时制造一艘星际飞船。

马斯克的计划是每两年发射大约100艘星际飞船,以将乘客和货物运送到这颗红色星球上。众所周知,地球和火搏余洞星的发射窗口期大约每26个月出现一次,因为这个时候从地球前往火星所需要的时间最短,大约需要6到8个月的飞行时间。

但这个窗口期持续时间较短,一般是7月到8月之间。所以SpaceX每两年才有一次发射机会,而在这么短时间内发射100艘星际飞船前往火星,难度可想而知。

现在,工程师们继续在星际飞船工厂里昼夜不停地工作,继续建造星际飞船和超重型助推器原型机,并在发射场进行地面测试。自2019年以来,他们已经进行了多次低空飞行测试,并正在准备进行首次轨道飞行测试。

马斯克对星际飞船的首次轨道飞行测试非常乐观,他表示:“不能保证一定会成功,但肯定会激动人心。”目前美国联邦航空管理局(FAA)正在对南德克萨斯发射设施进行环境评估,以确保太空飞行的安全运行。

马斯克为什么选用不锈钢造星际飞船?

马斯克的Space X公司的SN8星际飞船今晚又要试飞了,网友看到不锈钢制造表面粗糙的星际飞船,都嘲笑说像是中国手工作坊的产物,质疑这样的星际飞船即使试飞成功你敢坐吗?嘲笑马斯克的Space X公司的材料技术水平低,真的是这样吗?作为一个材哗毕料工作者,我告诉您真的不是这样,马斯克采用不锈钢做造星际飞船,不仅更加安全,而且也是为未来星际旅行的商业化铺路。

首先乱简芹,我们先来了解一下常规制造火箭和空间站的材料是什么?目前一般采用铝合金(铝镁和铝锂合金)和碳纤维复合而成,铝合金一般作为骨架结构材料,碳纤维作为加强材料,碳纤维用树脂浸沾后缠在铝合金壳体外面,利用碳纤维的高强度来增加火箭或者太空结构强度。在太空工作过程中,外表面是近似真空的环境,壳体必须保证不漏气;碳纤维虽然强度高,但是几乎没有韧性,也无法做到气体密闭,因此内层采用铝合金起到密闭和增加结构韧性的作用。

铝合金有较好的比强度、低温韧性是选用这种材料的主要原因。火箭、太空飞船和空间站在太空运行时,照射不到太阳时,外界温度可到-160-200 ,这就要求必须采用低温韧性较好的合金,一般常规钢材都是体心立方结构,在-196 低温下会变得玻璃一样脆,锤子轻轻击打变粉碎,这是一般钢材无法应用航空航天的主要原因。但是铝合金不一样,铝合金是面心立方结构,材料的韧性不随着温度的降低而明显改变,在低温下也能保持较好的低温韧性。但是铝合金的强度一般远远低于钢的强度,目前火箭和空间站广泛采用高强度的铝镁合金和铝锂合金,屈服强度一般在300-400Mpa,抗拉强度只有500-600Mpa,延伸率一般在10%以下,这些性能是普通钢轻易都能达到的。铝合金的低密度一定程度弥补强度和韧性不足的损失,因此火箭、太空飞船和空间站一般选用铝合金作为结构材料。

但是,铝合金还有一个明显的缺点的是耐热能力差,纯铝的熔点只有660 ,铝合金的熔点只会更低,一般熔点在600 左右,但是铝合金高强度一般都是通过固溶时效处理达到的,温度升高后,材料的固溶强化效果大幅度衰减,200 以上铝合金强度降低到不足200Mpa,因此一般必须保证工作温度不超过150 。碳纤维稳态下最高工作温度也只有150 ,这对于火箭发射来说,速度是逐步升高,速度较高时,已经达到空气稀薄的大气层中,温度上升现象并不明显,采用铝合金和碳纤维,再加上适当的隔热涂料,是可以接受的。但是对于需要再入大气层的太空飞船是难以接受的。火箭或者飞船再入大气层时,与大气层剧烈摩擦,产生的温度可高达近1600 ,这是碳纤维和铝合金,甚至是钢都无法承受的。看过神州飞船返回再入大气层都知道,飞船表面基本就是个火球,就如流星坠落没什么俩样!

为了解决飞船再入大气层的高温问题,目前发射成功的载人航天器,一般都采用表面加装隔热瓦的措施进行隔热。但是因为外表面温度高达1600 ,飞船机体只能承受不到150 的高温,必须有足够厚度的隔热瓦才能起到隔热作用,一旦隔热瓦脱落或者出现孔隙,可以说瞬间就是机毁人亡。因为铝合金熔点和耐热咐余温度太低了,因此美国的航天飞船一般都是披着厚厚的隔热瓦。隔热瓦一般都是陶瓷材料,与机体材料特性相差很远,无法与机体紧密结合,一般都是粘接到船体上,飞行过程难免会剥落。一旦剥落后果不堪设想。美国一共造过5艘航天飞船,因事故就失毁2艘,分别是“挑战号”和“哥伦比亚号”航天飞船,其中2003年坠毁“哥伦比亚”号航天飞机,就是因为在发射过程中被从机身下面燃料箱上脱落的绝缘材料击中机翼前端,结果造成部分隔热瓦破损,在重返大气层后,因超高温空气入侵而解体爆炸,7名宇航员全部遇难。这些血的教训,马斯克不可能的不知道,马斯克选用不锈钢的造航天飞机可能就是吸取“哥伦比亚”号航天飞机的教训。

为什么马斯克选用不锈钢做星际飞船材料?前面说过一般的碳钢都是体心立方结构,在低温下(若液氮中)就如玻璃一样脆,但是不锈钢不是这样,这种钢材和铝合金一样也是面心立方结构,在-196 仍然有高达100-150J的冲击韧性,而铝合金在-196 下冲击韧性一般不到50J。在强度方面,常温下不锈钢的强度并不高,一般屈服强度在300-400Mpa,抗拉强度在500-600Mpa,延伸率高达25-30%,但是在低温下强度提高50%以上,温度越低强度越高,在-196 下不锈钢的屈服强度高达600-700Mpa,抗拉强度达到1000Mpa以上,延伸率还能保持在20%左右,强度几乎是铝合金的2倍以上,韧性也更好,采用不锈钢做壳体碳纤维估计都能省了。强度的提高,也意味着安全性的提高。太空并不是空无一物,时刻面临着太空垃圾和流星的袭击,空间站或者飞船漏气是很严重事故,人员瞬间都可能丧命,提高制造壳体材料的强度是保证安全的必要措施。

2018年8月和2019年9月国际空间站连续两次发生漏气事故,空间站人员找了很久都找不到原因,工作人员非常紧张,都十分担心安全。有些不了解内情的人很吃惊,想当然认为空间站都是厚厚的金属材料包裹着,很安全。但是,实际上现有的空间站采用铝合金和碳纤维制作成,为了降低重量和发射成本,采用铝合金壁的厚度只有4-10mm,不到1厘米厚,空间站就是靠这层铝合金保证空间站不漏气。铝合金强度和硬度又比较低,如果有人居心不良,用小刀都能打个孔,所以在空间站工作的人,实际都很害怕,把生命交给一个厚度不到1cm的铝合金的保护,真的可靠吗?未来真要建设商业性的国际 旅游 空间站,敢仍然采用这种材料吗?治安问题将是一个大问题。另外,随着太空垃圾的增多,撞击几乎是不可避免,要想建设适合商业化的空间站,不锈钢的可能是一个不错的选择。不锈钢更高的强度和低温韧性是保证空间站安全的重要保障。

不锈钢还有一个优势就是价格便宜。正如马斯克自己所说,以前采用铝合金和碳纤维制造,仅仅碳纤维都需要135美元/kg,加工过程产生至少30%废料,实际成本在200美元/kg,这仅仅是碳纤维的成本,制造铝合金的成本也不低于20美元/kg。但是不锈钢的价格只有3美元/kg,你说选什么?虽然不锈钢比较重,在Space X的火箭重复利用技术已经成熟的背景下,至少浪费一些燃料而已!这就是火箭发射商业化的发生的威力。

另外,不锈钢不仅价格便宜,而且不锈钢的加工工艺也比较容易,可能不需复杂的碳纤维包裹工艺就可以加工成火箭或者空间站,制造成本要低得多。不锈钢采用简单的焊接工艺就可以加工成密闭容器,说不定在不远的未来,可以直接采用猎鹰火箭运输不锈钢钢板上太空,再输送几个焊接工人,就可以在太空进行施工建造空间站,未来在月球或者火星也可以如此进行。现有空间站都是一段一段的,直径都不大,这是受火箭直径影响的,这些空间站都是在地球加工好的,发射到太空上对接形成的,这样制造的空间站的空间狭小,空间局促感明显。未来商业化的太空旅行必须解决这个问题,在太空施工建造大型空间站是必由之路。采用不锈钢造星际飞船或许只是一个开端,只是一种探路,

最后,SN8星际飞船采用不锈钢还有一个重要原因就是耐热能力较好。不锈钢的熔点达到1400 以上,在800-900 仍然可保持200Mpa以上抗拉强度(屈服强度在80-100Mpa),远远高于铝合金。飞船再入大气层的最高温度在1600 左右,一般也就持续几十秒时间,采用不锈钢造壳体即使表面不加隔热层,也很难发生机毁人亡的恶性事故。飞船的壳体表面能承受温度越高,对隔热层的要求越低。铝合金和碳纤维能承受最高150 的界面温度,不锈钢直接能承受高达800 的界面温度,界面温度提高5倍以上,隔热层厚度和要求也大幅度降低,以前隔热层必须保证外表面1600 情况下,内壁温度不超过150 的温度,温差达到1450 ,现在只需要隔热到800 就可以,隔热要求将大幅度降低,成本也会大幅度降低,航天飞船的安全性也会大幅度提高。

有些人可能要问?不锈钢这样好的材料为啥那么多国家的技术人员都没有想到?这里面有两方面的主要原因,以前火箭发射后火箭发动机是不回收的,火箭发动机的制造成本远远高于燃料的成本,因为火箭发动机的成本高原因,必须提高有效载荷,火箭筒体或者空间站壁满足使用要求就行,把重量留给有效载荷才是目标。马斯克把火箭发动机回收这个被认为不可能的问题解决了,就剩下燃料成本的增加,采用不锈钢造火箭或者星际飞船就不是问题,这就是商业化公司与政府主导发射的思路不同。从商业角度考虑问题,往往会带来意想不到的转变和突破。况且,不锈钢的安全性远高于铝合金,安全性才是商业化优先考虑的。另外一个不采用不锈钢的重要原因就是不锈钢的导热性太差,导热系数低,在太空中太阳照射和不照射区域温度差别大,不锈钢受热不均匀可能导致变形,这个问题可以通过一定均热手段予以解决,目前马斯克团队应该正在攻关这个问题。

从上面的分析来看,马斯克采用不锈钢制造星际飞船或者火箭都不是心血来潮一时的决定,而是长远的商业化太空 旅游 和殖民火星的需要。曾几何时,在中国钢铁已经成为落后产能的代表,航空航天上几乎见不到钢铁的应用,已经全部是有色金属的天下。其实,在钢铁领域何止不锈钢具备满足太空环境使用所需要的较好的低温韧性和较高的耐热强度,最近发展起来的9Ni钢、高锰钢、中锰钢等钢种都能达到-196到-252 的低温韧性要求,而且在-196 低温下抗拉强度可达到1500Mpa,强度是铝合金2-3倍都不止,低温断裂韧性高达150J以上,是现有铝合金5-10倍。只要发展思路转变,我相信未来钢铁会登上航空航天,甚至星际旅行的舞台,发挥其应有的光芒。

马斯克:SpaceX会在2030年前发射火箭,登陆火星,欧洲目标定得太低

文/ Robert Hart

内容梗概

当地时间周二,SpaceX首席执行官马斯克发推称,欧洲必须在火箭 科技 方面树立宏大的目标,不然极有可能落后于人。SpaceX持续超越欧洲的竞争对手。马斯克带悄表示,SpaceX会在欧洲研究出一争高下的火箭技术之前登陆火星,建造基地。

重要事实

针对Ars Technica关于欧洲2030年开始研究相关技术的报告,马斯克回应道,SpaceX将会在2030年之前发射“星际飞船”(即该公司的火箭名称)。届时,马斯克称SpaceX将全力突破火星基地自给自足的“硬门槛”。

在推文中,马斯克说欧洲火箭计划“目标定得太低”,“只有可完全、迅速反复利用的火箭才会在未来保有竞争力”。“其它的火箭就像喷气飞机时代的布制双翼飞机”。

SpaceX三次可回收式“星际飞船”原型机的试飞均以在大火中失败告终。最近一次失败是在研究团队宣闹腔布任务成功几分钟之后。

背景信息

尽管欧盟及其成员国的太空项目通常需要国家资助,但这些项目正常运作后可吸引商业客户。数年间,SpaceX研发出可回收火箭,大大降低成本,不断蚕食欧洲市场份额。同时,欧盟虽奋力追赶却难改落后的局面。

非常视角

“大”数据

据《福布斯》估计,马斯克身家达到1,655亿美元,是地球上第二富有的人,仅次于亚马逊的杰蠢弯渣夫·贝索斯。贝索斯也在研发太空项目“蓝色起源”。

译:Young 校:李永强

马斯克星际飞船发布 将在2024年飞往火星

据媒体报道在美国当地时间9月28日晚间,SpaceX首席执行官埃隆·马斯克在德克萨斯州博卡齐卡召开发布会,在发布会上公布星舰飞船(starship)和超重猎鹰火箭的发展蓝图。

根据马斯克介绍的星舰飞船(starship)进展情况,他设想星际飞船会在2022年进行第一次轨道飞行,在2024年可以搭乘它飞往火星,而且星际飞船有能力搭载100个人进行飞行。

在发布会上媒体询问马斯克星舰的总体时间线,在回答时表示,mk1大概会在1个月以后进行20km试飞,两个月以后完成建造mk2,mk3和4预计会在6个月以后建成并且进行首次轨道飞行。

据媒体报道马斯克介绍的星舰飞船(starship)由两个部分组成,分别是一枚纯卜李巨型火箭和一艘客用飞船。这里火箭的高度为68米,飞船的高度为50米,做迟组合起来的高度为118米,它的外壳采用不锈钢,这样可以承受更高的温度。

对于这么大的星舰飞船很多人弊橡会关注它的公里系统,据悉运送星际飞船的超级重型火箭Super Heavy拥有 37个猛禽发动机,6 条着陆腿,长度68米,直径9米。总推力将达到7400吨,是此前人类历史上推力最大的“土星5号”火箭3500吨的推力的2倍多。

值得一提的是,在发布会上马斯克声称将在未来1-2个月内发射可重复利用的飞船,毕竟SpaceX花费了大量资源在探索开发Falcon火箭及Dragon无人宇宙飞船上。

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