星舰诞生, 人类文明即将 飞向太空?

2021-05-06 09:59:08 大科技杂志社

美国太空探索技术公司(即:SpaceX公司)正在开发新型火箭,他们不仅打算将人类再次送上月球,甚至还想于2024年把人类送到火星。这种火箭被称作“星舰”,它原来的名字是大猎鹰火箭。

两箭合一成星舰

星舰有118米高,由两种不同火箭组成。这两种火箭的原型分别来自于“猎鹰9号”和“重型猎鹰”,前者在2018年的时候已经成功发射过9次,后者已在2018年2月6日成功发射,形状都是圆柱形。

在未来,升级了的猎鹰9号预计有68米高,并装有37台“猛禽”发动机,它们一起启动所产生的推力约有7500吨,其数值是“土星5号”的两倍。土星5号火箭是把各个型号的阿波罗飞船送上太空的火箭,自20世纪60年代诞生以来,直到今天它仍然是世界上推力最大的火箭。

而重型猎鹰在未来会被改装得更小,从原来的70米,缩小到50米,并且它更像一艘火箭飞船,它的底部还有两个三角形的机翼。改装后的重型猎鹰将分客运与货运两种。它们机舱内部都有1100立方米,客运重型猎鹰里面会配有客舱、餐厅和休息室等,它主要用来运输载人,其载客量最高达100人。另外,两种新型重型猎鹰上都安装着6台猛禽发动机,因此它们自己能在太空中产生不俗的推力。新型猎鹰九号和重型猎鹰都能够在发射之后,重新降落到发射台上,并再次使用。

把升级改造后的猎鹰九号和重型猎鹰结合在一起,就造就了一个前所未有的“星舰”!

特殊材料制成的星舰

星舰两个部分的火箭都将以液态甲烷和氧为燃料,并主要以碳纤维复合材料为建造材料。碳纤维复合材料主体是非常纤细且超级坚韧的碳丝。科学家先把这些碳丝编织成自己想要的形状,然后用黏性胶状环氧树脂固定,并把环氧树脂加热成超韧树脂,此时,一种具有特定形状的碳纤维复合材料就被制作出来了。与钢相比,只要五分之一量的碳纤维复合材料就可以达到、甚至是超过钢的性能。

不过,想要让星舰飞往火星,并非是轻而易举的事情。尽管碳纤维复合材料有着诸多优点,但它也有局限性:碳纤维复合材料在低温情况下容易破裂。前面提到星舰将以碳纤维复合材料为建造材料,其中包括了星舰的燃料储存器,然而储存器内环境得在-183℃以下,这样才能使甲烷和氧保持液态,这样低的温度足以使燃料储存器爆裂(因为储存器内还要加压)。不过不久前,SpaceX开发出了新型的碳纤维复合材料,这种新型材料在低温环境下更加坚固耐用。

与此同时,SpaceX的科学家已经计划好去往火星的大概流程了。

充满挑战的火星旅途

新型猎鹰9号将作为第一推进火箭,先把客运的重型猎鹰送上太空,然后新型猎鹰9号会在20分钟内返回基地,填充燃料,再把满载燃料的货运重型猎鹰送上太空。而在太空的某处,货运重型猎鹰最终会赶上客运重型猎鹰,并为它补充满燃料,随后回到地球,客运重型猎鹰再继续前往火星。客运重型猎鹰到达火星会花上80天到180天不等,这取决于火星相对于地球的位置。

客运重型猎鹰并非是单程的,虽然到火星之后,它的燃料所剩无几,但不需要担心,SpaceX还打算先把燃料推进剂的生产机器运到火星,它会利用火星当地的气体和物质合成液态甲烷和氧。到时,乘坐客运重型猎鹰来到火星的人类可以用它来直接补充燃料,再返回地球。

不过,就算有了能够到达火星的火箭,以及近乎完美的行程计划,火星之旅依然充满着挑战。

首先是宇宙辐射,火星之旅让人类第一次如此远离地球,届时,飞往火星的宇宙飞船将完全暴露在宇宙辐射之下,飞船能否抵挡住还是个未知数。如果糟糕的情况发生了,轻则使船员患癌、基因突变,重则致使船员死亡。

其次,去往火星的并不全是训练有素的宇航员,更多的是只经受过几天训练的旅客,他们将面临的是发射时的超重、太空的失重以及极端的环境,等等。他们能不能适应这些情况,也是一个不小的问题。SpaceX和其他一些科学家也事先发出了警告:即使有着先进的设备,去往火星很可能会付出自己的生命……

乘坐星舰环球旅行

不管怎么样,去往火星似乎已经板上钉钉了。除了去往更遥远的星球,SpaceX的科学家还计划用星舰来进行环球旅行,以达到“一物多用”的目的,这似乎是可行的。

星舰的发射台计划建在海上,并与城市保持一个安全的距离。轮船会把旅客从港口接到发射台上进行“登机”。在旅客登上火箭之后,升级了的猎鹰9号会利用氧气与甲烷的混合燃料,把整个星舰和旅客送上高空;当星舰到达指定位置之后,猎鹰9号会与重型猎鹰分离,然后安全降落在另一个专门进行补给的发射台上,而这一切将由电脑控制自动完成。

而升级了的重型猎鹰将继续向上升到地球的亚轨道,旅途过程中,旅客不仅能俯瞰地球,还能欣赏到外太空的美景,而且还能体验到失重的感觉,并不用担心氧气补给的问题。

很快,重型猎鹰再次回到大气层,到达发射台上空,随后,尾部先行着地,并垂直安全地降落到发射台上。由于利用火箭动力飞行,重型猎鹰的环球旅行无疑会比普通飞机的更快。“去往世界上任何一个地方,你所花费的时间都不超过1个小时。”SpaceX的首席执行官埃隆·马斯克如此说道。

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