星舰5号作为Space X公司星舰系列火箭的最新成员,其发射升空吸引了全球无数航天爱好者的目光。这枚火箭直径约为9米,总高度接近120米,差不多40层楼的高度,整体结构分为两大部分,底部是超级重型助推器和顶部的飞船部分。
其中,超级重型助推器高达70米,配备了33台猛禽发动机,为火箭提供入轨所需要的推力。而飞船部分则高50米,由可重复使用的飞船船舱组成,用于搭载货物或乘客。
在重量方面,星舰5号加注燃料后的总重量超过5000吨,堪称人类制造的最大火箭之一。其运载能力同样惊人,能够一次性将100多吨的货物送入轨道,这对于未来的太空旅行、卫星发射以及深空探测任务来说是一个利好。
星舰5号的制造材料很“粗暴”,为了确保火箭在极端环境下的稳定性和耐用性,Space X采用了先进的碳纤维复合材料以及不锈钢外壳。航空级不锈钢不仅具有出色的强度和韧性,还能抵御进入大气层时摩擦产生的高温,关键是造价比较便宜,缺点是重量大,但这个可以用发动机来弥补,只要便于生产就行。Space X的工程师与上个世纪的米格25的设计师想到一块去了,都喜欢不锈钢,力大就能飞砖。
当星舰5号火箭达到预定高度和速度后,一级助推器与飞船部分分离,并启动反向推力,开始返回地球。在返回过程中,星舰5号一级火箭要在大气层中摩擦,把速度降到音速以下。
最引人注目是它的一级火箭的回收方式,中国网友形象的称之为“筷子夹火箭”。这一技术利用了两座高耸的机械臂,它们如同巨大的筷子一样精准地夹住了下落的助推器,这个过程是“双向奔赴”的,机械臂主动去夹,而星舰一级火箭本身也开启部分发动机进行姿态控制,二者相互配合,最终助推器落地的精度能达到0.5厘米。这个精度是相当了不得的,目前全球最高。
与传统的海上平台回收或地面着陆方式相比,“筷子夹火箭”技术具有诸多优势。首先,它能够在火箭返回后迅速进行回收,极大地简化了回收流程,减少了时间和资源的消耗。由于机械臂能够快速地将回收的助推器准备就绪,供下一次发射使用,这大大缩短了发射准备周期,提高了火箭的发射频率。
这一技术还降低了火箭在回收过程中的风险,确保了火箭助推器的安全性和完整性。
在星舰5号成功发射的背后,是Space X公司强大的火箭工厂项目和流水线生产的支持。为了实现高效、快速的火箭生产,Space X在得克萨斯州的星舰基地建立了一座庞大的火箭工厂,采用先进的生产技术和设备,实现了火箭的流水线生产。
在流水线生产过程中,火箭的各个部件比如发动机、燃料罐、船舱等都能被精确地制造和组装在一起,形成完整的火箭。这一过程中,Space X采用了高度自动化的生产设备和技术,如机器人焊接、3D打印等,大大提高了生产效率和精度。
流水线生产的优势在于能够快速、高效地生产出大量的火箭,满足未来太空探索的需求。同时,由于采用了标准化的生产流程和质量控制体系,确保了每一枚火箭的质量和性能都达到最高标准。马斯克的目标是造火箭就和造汽车一样高效。
中国要学习马斯克的这种发射方式吗?或者说马斯克的火箭发射回收模式是不是未来的主流?
其实这个技术上实现起来并不难,还是在飞控和程序上下功夫。未来火箭真正的回收方式是航天飞机那种模式,而且是不挂辅助推进火箭,直接一个单体的航天飞机入轨,然后再降落,压根不会用到两级火箭。
马斯克的火箭公司搞了一个小创新,把传统的支架给改了一下,变成了夹住火箭的机械臂。为什么要这么做呢?其实是无奈之举,因为星舰想要提高运载能力同时保持运力,它就要越做越大,越做越高。最后导致整个一级助推器重心不稳,头重脚轻,降落时姿态控制越来越难,不得已要上一个“筷子”。
航天飞机的降落方式为什么潜力更大?
因为在降落到地面时它是横着的,重心更稳,而且航天飞机有两个小机翼,在速度没有降下来时能够提升升力,即便本体重达几百吨,也可以平稳落到地面。
从中国官方对于“马式回收方式”的态度就可以看出,我国以后的火箭回收不会采用这种方式,国内只有一家民营企业在搞。就在这几天中国“昊龙”货运航天飞机官宣,可以看出未来我国飞船回收的大方向。