燃爆!SpaceX“猎鹰”火箭携特斯拉跑车首飞成功,中国的“马斯克”在哪儿?

北京时间今天凌晨,全世界的目光都对准了美国宇航局的肯尼迪发射中心,因为美国目前最牛的私人宇航公司SpaceX,在这里发射了一枚远超目前全世界所有火箭的超级重型运载火箭——“猎鹰重型”。

 

这既是一次火箭发射任务,也可以说是马斯克自导自演的一次“太空级”的大 Show。在火箭发射的前一天,马斯克的 Twitter 就开始不断“刷屏”。先是推出一支最新的重型猎鹰概念片,配以 David Bowie 的《Life on Mars?》可以说是十分应景。

在发射现场接受媒体采访时也是派头十足,妥妥的一副好莱坞明星的架势。

正如马斯克此前频频允诺的一样,这次的重型猎鹰发射所搭载的正是他本人的一辆樱桃红色特斯拉 Roadster 跑车。不仅如此,一个身着 SpaceX 公司已经公布的宇航服的“驾驶员”假人“Starman”(同样是Bowie的一首歌)以非常酷炫的方式坐在驾驶位。更为神奇的是,在特斯拉跑车的仪表板上还藏着一个跑车的微缩模型,同样有一个宇航员小人坐在里面,车上还带有一套微缩版本的阿西莫夫《基地》三部曲。

不得不说马斯克真是“彩蛋”多多,硬是要一次发射为其旗下的两家公司打了免费广告。

猎鹰火箭到底有多牛?

之所以外界对这枚火箭期待已久,除了闪耀着光环的“SpaceX”和其创始人“马斯克”之外,重型猎鹰火箭自身的超强性能和绝佳的性价比也一举打破了多项世界纪录,使其成为目前人类现役的火箭中运载能力最强的一款。 

具体而言,重型猎鹰火箭高 70 米,宽 12.2 米,起飞重量 1420 吨,起飞时 27 台梅林 1D 发动机同时工作,可以提供高达 2280 多吨的起飞推力。这种运载能力也只有专用登月的土星 5 号和前苏联的航天飞机“御驾”能源号火箭可以俯视。

近地轨道运载能力(LEO):63.8 吨——相当于一架满载乘客的波音 737 客机,比目前纪录保持者德尔塔 IV 重型火箭的 28.8 吨足足提高了两倍还多;地球同步轨道运载能力(GTO):26.7 吨——相当于二战时英军一辆“玛蒂尔达”II 型坦克;火星轨道的运载能力:16.8 吨——相当于一台 LAV3 装甲车。

这枚“猎鹰重型”火箭毫无悬念地“碾压”了在2018年2月7日之前美国现役最牛的重型火箭“德尔塔IV型”(“近地球轨道”载荷为28吨)。另外,1年多前,我们成功发射了目前国内最强的“长征5号”运载火箭,但它的运载能力,连这个“猎鹰重型”的一半都达不到……

大家知道我们打算在2030年实现的载人登月计划吧?要实现这个计划,我们现在的长征5号的载荷是不够的,还需要尚在规划中的长征9号超级火箭才可以。可如果美国人想重返月球的话,他们现在就已经可以凭借“猎鹰重型”实现这个我们中国人还要12年才能实现的目标了。

而除了大推力之外,最值得关注的一点就是重型猎鹰的可重复使用能力,此次发射的三枚一级箭体全部实现回收,而其中两枚助推火箭还是此前用过的“二手货”,由此也可见 SpaceX 的回收技术已经十分成熟。

除此之外,例如重型猎鹰火箭的助推器分离和一二级分离均采用的无损式“冷分离”模式(主要为冷氮喷射或机械式推杆)也是一大亮点,其相较于更为传统的爆炸式“热分离”无疑会更具优势,目前,SpaceX 所进行的数十次冷分离操作无一失败,证明足以被其他人借鉴应用。

不过,虽然这次重型猎鹰成功完成了首飞,但殊不知马斯克和整个 SpaceX 团队已经在这背后默默耕耘了数年之久,可以说,每一次亮眼的表现都是由无数人的智慧和汗水换来的。

从“猎鹰”问世说起

有关于重型猎鹰诞生的故事还要追溯7年前。

2011年4月份,那时只有三十几岁的马斯克还没有成为“钢铁侠”,SpaceX 和特斯拉也远没有形成如今这样的誉满天下的影响力。但也正是在这样的背景之下,马斯克却通过寥寥几位记者向世界宣告了“他想要造出重型猎鹰火箭”的疯狂想法。 

之所以“疯狂”,是因为在当时那个时间点,美国的航天业似乎已经陷入了前途未卜的困顿之中,仅仅几个月之后,美国人引以为傲的航天飞机就迎来了最后一飞,之后便彻底终结了历史使命,这意味着曾经的航天霸主已经在兜兜转转之中变得没有了将人送入太空的能力。而 NASA 除了要被迫接受来自俄罗斯的强势态度之外,国内的联合发射联盟(ULA)也是将垄断做到了极致,不断攀升的发射要价使得美国政府有苦难说。

内外交困之中,马斯克带来了希望,他大胆承诺,重型猎鹰的运载能力将达到航天飞机和德尔塔 IV 重型火箭的两倍以上,只需要发射一次就可以将宇航员送上月球甚至火星。同时,在记者们的追问之下,他还大胆给出了重型猎鹰火箭的首飞时间:2012 年底。不过,就像马斯克本人当时所说的一样,“发射这件事本身就很难预测”,几经拖延之后,直到今天他才兑现了当时的诺言。 

自然,在科研人员眼里,在符合技术发展规律的要求之下,进度拖延可能并算不上什么致命的问题,但在商战江湖上的竞争对手看来,任何的一点瑕疵都可以被用来大做一番文章。

从项目提出,重型猎鹰就不断遭到以 ULA 为代表的同行的冷嘲热讽,除了反复推迟之外,最大的一个梗就是 27 台梅林 1D 发动机(Merlin-1D)的捆绑式设计了。这很容易让外界联想到当年苏联 N-1 登月火箭的 30 台 NK-15 发动机的壮观景象,可时运不济,从 1969 年到 1972 年,“怪兽”N-1 四射四败,苏联的登月计划也因此而草草收场。

大约十年之前,SpaceX 公司首款产品“猎鹰 1 号”火箭在历经了 3 次失败之后终于发射成功,并成功将载荷送入预定轨道,要知道,历史上可从来没有一家私人公司能够做到这一点。旗开得胜之后,SpaceX 又推出了拳头产品“猎鹰 9 号”火箭,于是,来自 NASA 的空间站货运补给大单纷至沓来。

在最近的 2017 年,SpaceX 总共完成了 18 次的发射,约占全球发射总量的五分之一,比肩中国全年的发射总数。一鼓作气之下,酝酿已久的重型猎鹰趁此登上了舞台。

此外,重型猎鹰火箭的推出可谓是赶上了一个绝佳的历史时机。在去年,特朗普政府已经批准重组了美国国家太空委员会,重返月球也被提上了日程。在土星 5 号退役已久、SLS 尚未入役的青黄不接时期,重型猎鹰无疑是执行这一任务的“最佳人选”。

而马斯克也早在 2011 年就很有先见之明地提到了登月的项目,“理论上讲,你只需要两发重型猎鹰火箭就能实现登月——一枚将宇航员送上月球,另一枚运送返回载具。这样日积月累一段时间之后,我们完全有能力建立起一个理想中的月球基地。”

一些独立的研究表明,如果 NASA 想要打造一个廉价可行的“月球计划”,那么以 SpaceX 为代表的私人火箭将会是不二首选。

在业内看来,重型猎鹰火箭的一个值得称道之处就在于其低廉的价格。当马斯克在 2011 年召开新闻发布会时,他曾坚定地表示 SpaceX 的发射报价是独一无二的,任何竞争对手都难以企及。那时,他便立下军令状,“猎鹰 9 号的发射报价只有 5000 万美元,重型猎鹰也不会超过 1 亿美元,除了通货膨胀的影响因素之外,我们不会涨价。”最后他还补充一句,“就让历史来作证,我说到做到。”

如今,七年过去了,马斯克基本兑现了他的承诺。

被骂骗子!马斯克的孤独

其实,咱们中国人对于这个马斯克并不陌生,因为不少中国大城市的马路上已经纷纷出现的昂贵又帅气的电动汽车品牌“特斯拉”,就是马斯克缔造的。不仅如此,他还与另一个不少中国人都很熟悉的东西有关: 网络在线支付平台。

如今,网络支付平台已经在我们生活中不可或缺——但你或许不知道的是,数十年前当网络支付平台刚开始在全球走红的时候,引领风头的就是马斯克参与缔造的Paypal。

在通过Paypal发家后,马斯克很快将大笔资金投入到了他更喜爱的科学技术领域,一边搞出了特斯拉电动汽车,一边则成立了今天成功发射了“猎鹰重型”超级火箭的SpaceX宇航公司,开始实现他探索宇宙的梦想。

不过,2006年马斯克遭遇了人生中“最冷一年”。

2006年,spacex第一次火箭发射失败,爆炸了;同年3月,第二次火箭发射失败,又炸了;同年8月,第三次火箭发射失败,连着携带的四个卫星,一起炸了。

胡说八道、异想天开、赌徒、骗子,这是马斯克那段时间最常听到的评价。

马斯克回忆,那时候经常半夜梦里醒来,一摸枕头,都是湿的。

随后,2008年,金融危机爆发。因为研发成本过高,特斯拉也濒临破产。他精神几近崩溃,“今年没多少时间来解决这件事了,只有两三个人留了下来……我没想过我会精神崩溃,但真的崩溃了。”

然而在众人面前,马斯克仍然是那个不会被摧毁的钢铁侠。他站在所有人前面,说“就我个人而言,我永远不会放弃,永远不会。”

马斯克不被理解是正常的。

大部分企业家的想法是顺水推舟,马斯克的想法则是,按照目前的趋势,发展到极致,会出现什么问题,那我就提前去解决这个问题。

如果汽车一直消耗石油,污染会越严重,石油会耗尽,于是马斯克做了电动车;如果电力一直依靠石油煤炭甚至核能这些自然资源,它们可能有枯竭的一天,于是马斯克做了太阳能电池。如果人类的贪婪和科技一直缠在一起膨胀下去,最终把地球毁掉,人类必需在外太空生存,于是马斯克做了火箭发射。如果人类作为一个文明要繁衍下去,必需有一个最低的规模比如100万人,于是马斯克实现了火箭的回收再用以及成本的数量级的下降,这样才可能把100万人送到火星。

他不喜欢做顺水推舟的事,他喜欢做绝地求生的事。他不大关心人类的明天是不是比今天过的更方便一点,人类是不是有更酷的玩具。他关心人类无路可走的那一天有没有奇迹发生。

 

2008年9月28日,这一改变太空史的一天终于来了。SpaceX在距离第三次发射失败的第八周,第四次火箭发射,成功了,要知道,历史上可从来没有一家私人公司能够做到这一点。

中国的“马斯克”在哪儿?

说了这么多,有人肯定会问,中国为啥没有“马斯克”呢?中国为啥没有这种火箭呢?其实,要说清楚这些,还要提一下当年美国和前苏联的太空争霸历史。

我们都知道早在上世纪50-60年代,在我们新中国刚刚建立,工业化才刚刚起步时,美苏两大超级大国就已经开始用火箭把宇航员往太空中送了。其中在60年代末期,美国人甚至研发出了今天都还没有任何国家能超越的“土星5号”超级重型火箭,其载荷比今天的“猎鹰重型号”还要多出近一倍,并成功把美国宇航员阿姆斯特朗等人送上了月球。

于是,这起步极早且早在半个世纪前就已经达到惊人高度的美国航天业,自然也给今天的美国培育了大量的航天人才以及可供民间企业使用的丰富航天资源。

而马斯克也成为了 “前人种树、后人乘凉”的受益者,在SpaceX于2002年成立后,他迅速网罗了一大批拥有丰富航天科技经验的人才,比如他的副手汤姆·穆勒(Tom Mueller)。

说起来也有趣,这位穆勒先生原本是给美国官方的宇航局(NASA)打工的,在NASA的一家供应商担任火箭引擎的工程师。然而,由于体制原因,他原本参与的一个“低成本火箭引擎”国家级项目被当时新上台的美国总统小布什给“砍”了。结果这位动手能力极强,甚至能在自己家里就造出小型简易火箭引擎的工程师,就这样被马斯克招揽了过去,成为了今天SpaceX公司的灵魂人物,为马斯克的公司打造出了今天成功令“猎鹰重型”火箭升天的梅林引擎。

不过,罗马也并不是一天建成的。在“猎鹰重型”成功的道路上,马斯克和穆勒等人也付出了大量的心血乃至不少失败的代价。尤其是马斯克今天之所以能让绑着27个梅林引擎的“猎鹰重型”顺利升天,打破了之前所有人对这一结构稳定性的强烈担忧,正是因为他的团队过去10多年来都在努力做好的一件事:不断完善梅林这款火箭引擎,以及围绕该引擎而打造的核心产品 “猎鹰9号”火箭,并随着技术的成熟而不断降低成本。

是的,你没看错,马斯克的团队10多年来的投入和精力,只是为了把一款火箭做精,把一个引擎做强。

于是,他们不仅实现了今天在“猎鹰重型”上的成功,他们的“猎鹰9号”火箭更是成为了目前全世界成本最低廉,性能也最为稳定可靠的火箭,也因此成功占据了目前全世界火箭商业发射市场的绝对份额,几乎把原本占据市场主流的欧洲和俄罗斯全都挤了出去!

对于中国而已,我们与美国在火箭领域先天就存在着巨大差距,这也就决定了我们的发展重点也与马斯克和他的SpaceX会存在较大不同。

先天的差距方面,正如前面所说的:美国1969年就已经成功用“土星5号”这种上百吨载荷的超级重型火箭把宇航员送上月球了,而我们在1970年才刚刚用远程导弹改造过来的、载荷仅为300千克的长征一号火箭把我们的第一颗人造卫星送上天……

当然,对于一个1949年才刚刚建国,且工业基础基本为零的新生国家,我们能在短短20年就有第一颗卫星上天,也已经说明了我们强大的追赶能力。

然而,火箭这种涉及基础学科和工业化水平的领域,并不是一朝一夕就可以追赶上的。所以当美国像SpaceX这样的私企都已经在研发“猎鹰重型”这种超级火箭时,我们还必须一步一个脚印地先把我们的“长征5号”给弄稳定了,然后再去考虑在2030年实现“长征9号”这种光引擎技术就与“长征5号”完全不可同日而语的国产重型火箭。

所以,虽然2016年“长征5号”的升空令我们从“航天大国”成为了“航天强国”,但我们中国人可千万不能因此就“飘飘然”,觉得自己很牛了。和美国人比航天,我们仍然还是“学生”,而今天美国人成功发射的“猎鹰重型”更应该让我们清醒过来了!

转自:华尔街前沿

来源:人民日报、DeepTech深科技、金错刀等等

给TA打赏
共{{data.count}}人
人已打赏
可靠性设计

疲劳寿命预测方法大全,可靠寿命也在其中

2018-2-6 0:00:00

可靠性设计

【科普】振动试验小常识

2018-2-8 0:00:00

0 条回复 A文章作者 M管理员
    暂无讨论,说说你的看法吧
个人中心
购物车
优惠劵
今日签到
有新私信 私信列表
搜索