估计NASA的2024载人登月,时间要推迟,SpaceX还有4大技术难题

为了实现NASA的阿尔忒弥斯登月计划,马斯克老板最近被推上了太空探索消息的浪尖,好的一方面让他心生欢喜,那就是他拿到了NASA一份价值10亿美元的登月合同。不好的一方面就是现在距离2024年底还有3年的时间,而星舰飞船还有诸多技术难题没有攻克。

今天在这里我认为有四个大方面的技术难题。

一是:发射静态点火问题。二是:火箭回收问题。三是:在轨加注燃料问题。四是:登月测试问题。

估计NASA的2024载人登月,时间要推迟,SpaceX还有4大技术难题

星舰飞船登月模拟照片

在马斯克拿到合同后的几天,网上一则报道消息:来自纽约时报的记者问了NASA局长一个非常刁钻的问题,就是NASA既然选择“星舰”作为登月舱,那么NASA的太空发射系统(SLS)和猎户座飞船就不需要了吗?

”NASA局长的回答非常“官方”——只有一款火箭能将人类送上月球并送回地球,那就是SLS。

猎户座是NASA最新一代载人飞船,说是阿波罗飞船的升级版也不为过,因为猎户座飞船是NASA火星载人登陆计划的主要载体,在2014年12月5日完成首次无人飞行,并于2018年进行绕月飞行。无论是从机构组成、技术模块还是性能特点都非常成熟。

还有NASA的太空发射系统又叫空间发射系统(简称SLS)。是一种从航天飞机演变而来的超重型运载火箭,主要目的是维持星座计划的进行以及取代已经退役的航天飞机。整体而言,太空发射系统与土星五号非常相近。号称史上最强运载火箭系统。

现在NASA却选择了马斯克老板的“星舰飞船”。这说明已经暂时放弃了猎户座和SLS,也放弃了以蓝色起源为首的众多太空技术公司。

下面我们就重点分析一下四大问题。

一是:发射静态点火问题。二是:火箭回收问题。三是:在轨加注燃料。四是:登月测试。

估计NASA的2024载人登月,时间要推迟,SpaceX还有4大技术难题

29台猛禽以1+8+20队形,起飞推力供6000吨

一是:发射点火问题。

此前的猎鹰运载火箭使用的默林火箭发动机,型号更新到6代默林真空1D。(燃料:液氧煤油)

现在的星舰全部使用全新一代猛禽发动机SN44。(燃料:液氧-甲烷推进剂组合)

其海平面推力311吨(3050kN),真空推力357吨(3500kN),采用预先冷却的液氧-甲烷推进剂组合,燃烧室的室压高达30MPa。其海平面推力311吨(3050kN),真空推力357吨(3500kN),采用预先冷却的液氧-甲烷推进剂组合,燃烧室的室压高达30MPa。如果投入使用,猛禽发动机将成为世界上推力第四大的现役液体火箭发动机。但不好的消息是,发动机首次静态点火:以爆炸告终。失败之后,马斯克在个人社交媒体上透露,“(猛禽发动机)爆炸原因是输氧压力过低,而不是发动机自身问题。”

火箭发射爆炸在航天历史上多次发生过,如果发射到高空后爆炸,宇航员可以通过逃逸塔进行安全逃离;如果刚发射就爆炸在发射台,那就是灾难时刻。所以,现在星舰最新的猛禽发动机要急需攻克发射静态点火问题。

估计NASA的2024载人登月,时间要推迟,SpaceX还有4大技术难题

星舰发射塔

二是:火箭回收问题。

据网络信息报道:前段时间SpaceX首次将星舰原型SN20与超重型火箭助推器原型B4在博卡奇卡基地组装完毕,整个组合体高达120米。B4助推器高70米,直径9米,内部安装了29台猛禽发动机用于初始飞行测试;据马斯克还透露最终的超级重型火箭助推器可能会搭载33台猛禽发动机。如此的庞然大物,不仅造价很高,制造难度、速度、周期都很长,所以回收再利用是重点。

目前发布的信息是29台猛禽以1+8+20队形列阵,将在起飞时为星舰火箭提供6000吨的推力。接下来就是多项技术测试:环境压力测试、低温加压测试、结构压力测试、静态点火测试。

据了解,SN20组合体首次发射将进行绕地球一周的试飞测试,最后星舰SN20将在夏威夷附近的水域进行海上降落回收,而超重助推器B4将在墨西哥湾坠落(最佳目标是成功回收)。而马斯克在博卡奇卡基地建造了全新的星舰发射塔别名:Mechazilla。安装了像“一双筷子”的大型机械臂,可以帮助举起、堆叠以及捕获星舰飞船或者火箭助推器。目前都是设计制造,还没有测试成功。还有其他的再入大气层、隔热防护罩及着陆系统。

想一想,就有点逆天设计,真是大胆的做法,马斯克的公司员工真是超级大胆的设想,大胆的做法。如此庞然大物,回收降落在发射台机械臂上,是一项非常精确的制导过程,技术要求极高,所以,这个回收问题也需要马斯克急需攻克。

估计NASA的2024载人登月,时间要推迟,SpaceX还有4大技术难题

月球轨道站或者是轨道加油站

三是:在轨加注燃料。

在轨加注就是在太空轨道上利用航天器对航天器进行推进剂补给的在轨操作,其作用类似于“空中加油机”。这一次NASA的阿尔忒弥斯登月计划,1是要先载人登月进行一周月球表面活动再返回地球,2是要建立“月球门户”也就是月球长期轨道空间站,2是还要在月球的南极地区建立月球基地。所以需要考虑这些航天器的在轨加注燃料技术。

我们大家能考虑的在轨加注技术,包括轨道机动技术、多种目标交会对接技术、在轨加注推进剂瞬态测量技术、空间机器人技术、遥控操作技术、航天器捕获技术、太空推进剂储存技术、太空推进剂传送管技术等。所以,在轨加注技术的突破,是月球基地建造的关键核心技术。

据网络信息报道:马斯克设想了一种在轨加注方法,就是用超大型星舰对星舰加注推进剂,星舰可以全回收,降低成本。但问题也很多,需要把星舰造很大很大,这就增加了发射难度,发射次数多,风险也会越大。还有就是,每次发射,在太空中星舰追星舰,耗时太长,整体下来,效率不高。还有最好的一种方法,就是网友经常提到的太空加油站,在特定的太空轨道上,提前建造一座加油轨道站,发射多次星舰先把轨道站加满燃料,以后每次任务,都可以来这里加注燃料。

由此看来,庞大的阿尔忒弥斯计划,要实现预定目标,还很难。

估计NASA的2024载人登月,时间要推迟,SpaceX还有4大技术难题

设想轨道站


四是:登月测试。

据了解,本次载人登月计划运载4名宇航员。第一次的任务是飞船到达月球轨道时,2名宇航员留在轨道舱进行绕月飞行;2名宇航员乘坐星舰着陆月球,以星舰为居住舱进行为期一周的月球表面活动,然后返回轨道舱,4名宇航员会和后再返回地球。

所以,载人登月前,需要SpaceX公司先进行登月舱无人登月测试。如果马斯克老板搞定前面的第一个火箭发射成功问题,这步就会好办。除了月面软着陆和再次起飞的技术难点外,还要符合NASA一系列深空载人和可靠性认证要求,按照NASA最初2024年底登月计划,只剩下3年的技术攻关时间。但是从目前星舰S20的测试进度来看,这个成功时间很有可能要推后。

我想也正是这么多的未知技术难题,才导致NASA局长被记者问到一脸懵逼。

当然了,在招标方面NASA能放弃蓝色起源等多家公司而选择SpaceX,肯定是对星舰飞船存在很高的兴趣和极高的信任。

不管怎么说,离我们38万公里的月球,不是轻易就能让人类去征服的。

加油吧!航天人!为了热爱的太空探索之梦!

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页面更新:2024-04-04

标签:猛禽   推力   技术   月球   飞船   燃料   轨道   太空   火箭   难题   时间   测试

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