馬斯克又搞了個大新聞!
2 月 7 號,馬一龍同志在 Twitter 上分享了兩張照片和一段視頻,宣布自家的 " 猛禽 " 火箭發動機已經達到了設計目標。未來這個發動機將被安裝在自家 BFR 火箭和 Starship 星際飛船上面,將旅客送上太空,載人登月,甚至移民火星。
" 猛禽 " 由于其獨特的設計,很有希望成為地表最先進的火箭發動機之一。雖然把地球推走可能還差點意思,但要是哪天地球完蛋了,指著這玩意兒去火星避難應該問題不大。這么一件逃亡主義者的跑路神器(霧),馬斯克究竟是從哪兒掏出來的呢?
土豪上天全靠它!
你記不記得,馬斯克去年宣布的繞月飛行計劃?當時一同曝光的除了日本富豪前澤友作,還有 SpaceX 旗下最新的飛船同火箭設計。這張圖里屁股底下的幾個圓圈,就是本次實驗中的主角:猛禽發動機。
其實這并不是猛禽發動機的第一次地面點火試驗,早在 2016 年,第一個版本的猛禽就已經上臺測試,部分組件甚至 2015 年就開始制造和實驗了。
(先前點火測試時的照片)
這里頭還有個故事:由于猛禽發動機的設計推力過大,以至于斯坦尼斯航天中心的試驗臺 Hold 不住它。 SpaceX 的科學家只好先在這個租借來的測試臺上,對猛禽發動機的噴射器組件進行單獨測試。然后 …… 自己回家造了個更大的測試臺,這才有了今天我們看到的測試畫面。
不過馬斯克去年 12 月份曾經表示過,先現今這個拿來測試的版本已經 " 從根本上重新設計過 "。不管是推力還是燃燒效率,和先前的產品相比都有了很大進步。
按照 SpaceX 自己先前的計算,星艦 Starship 和重型火箭 Super Heavy 在發射時,至少需要每個引擎提供 170 噸的巨大推力。而剛剛的實驗表明," 猛禽 " 的推力已經達到了 172 噸。如果把常溫燃料換成低溫燃料,這個數字還能再往上提 10~20%。
單就發動機而言,猛禽幾乎已經接近研制成功了。它的下一步將會是安裝到 Starship Hopper 飛船上,進行垂直起降的實機測試。按照之前馬斯克公布的時間表,Hopper 將會在今年 4 月份首飛,正式進入軌道的版本也會在 6 月左右出廠。
如果飛船和引擎的研發進度都順利的話,年內我們或許有機會看到這個大鐵殼子原地起飛的壯觀場景。
星際引擎是個啥原理?
為了達到 BFR 大火箭遠超 100 噸的運載指標,以及遠征火星的動力需要,引擎必須要擁有非常巨大的推力才行。SpaceX 現有的 " 梅林 " 發動機顯然已不足以滿足需求。而放眼更高端的發動機設計,則大致分為兩種路線:燃燒效率更高,但對管道要求也更高的 " 富氧化劑 " 型,和雖然對材料要求相對友好,但燃燒效率相對低下的 " 富油型 "。
(猛禽發動機燃燒方案)
面對魚和熊掌兩者之間的選擇,馬斯克毅然決定:
其實這也不完全是任性:SpaceX 從一開始就希望火箭可以重復使用,而這種設計由于可以取消掉部分傳統火箭中容易出現故障的部件,因而具備更好的穩定性。另外,這樣設計也可以降低整個泵系統的工作壓力,更有利于發動機的循環使用。
(測試前等待安裝的 " 猛禽 " 發動機)
不過這條路并不好走。實際上,全流量分級燃燒循環發動機,目前全人類只造出來過三臺:第一臺是冷戰時期的 RD-270,由蘇聯設計師格魯申科操刀,早在 1967 年就進行過第一次點火測試。為了增大發動機的比沖,它甚至使用了劇毒的戊硼烷來做推進劑,簡直就是劉慈欣那句 " 前進!前進!不擇手段的前進!" 的最佳映照。
但由于進度過慢,加上不穩定問題始終未能解決,RD-270 成為廢案,最后也沒能沖出地球之外。盡管如此,它仍然保有最強 " 單核 " 發動機的桂冠,直到今天。
另一個則是美國的 " 集成動力驗證器 ",由 NASA 和空軍實驗室支持,總承包商則是洛克達因公司和 Aerojet。2006 年 7 月 19 日,洛克達因宣布驗證機已經能達到設計功率,但同樣地,這臺發動機從未上天飛行過。
至于第三臺,正是 SpaceX 的 " 猛禽 "。這也讓這次實驗的成功更加受人矚目,畢竟時隔 50 多年,這個瘋狂的技術路線如今終于又往前邁進了一步。而且借助于新的設計,這個大寶貝兒的造價甚至有可能比獵鷹火箭還要低。這意味著如果一切進展順利,從地球開往月球 / 火星的船票,可能比我們之前想象的還能再便宜點。
就是不知道格魯申科同志在天有靈的話,看著自己的想法在美國人手里變為現實,是應該哭還是應該笑呢 ……
這么大個炮仗 …… 有啥用?
別忘了,馬斯克的目標一直都是火星。而猛禽發動機的實驗成功,不僅意味著 SpaceX 在重型火箭技術上更進一步,也意味著馬斯克距離殖民火星的目標又縮短了一步大距離。
但極果君覺得最重要的是,這次實驗讓 P 圖大師們又找到了新的惡搞素材。有玩鋼鐵俠梗的,有假裝星際穿越的,還有 P 成龜波氣功的:
另外,先前買了月球船票的日本富豪和其他幾位藝術家,也會被這個大禮花送上月球軌道。SpaceX 后續還將對猛禽發動機進行持續改進,將它分成大氣層內用的近地型,和宇宙空間里用的真空型。以后在太陽系里開疆拓土,恐怕也少不了它的身影。
不過流浪地球的話 …… 這個勁兒可能還是小了點。
人類殖民火星
你感覺是癡心妄想
還是我們注定的未來?
【來源:極果】