SpaceX星舰

SpaceX星舰（英语：SpaceX Starship）是由私人股权投资公司SpaceX推出的下一代发射载具，这一概念由伊隆·马斯克于2017年9月正式公布。SpaceX火星殖民系统（即星舰前身）的开发工作始于2012年，使用的猛禽火箭发动机于2016年正式开始测试。SpaceX于2018年3月开始制造首个火箭原型，而伊隆·马斯克也同时宣布了BFR的后续计划。此时马斯克重新命名了BFR：第一级助推器称为超级重型（Super Heavy），第二级飞船则称为星舰。SpaceX还表示其最初期望是在2022年发射去往火星的货运飞船，2024年完成载人计划。整个计划包含了可重复使用的运载火箭、供快速发射和复用的地面基础设施，以及研发可以在近地轨道进行在轨加注燃料的技术。作为超重型运载火箭，星舰可以向地球轨道投送至少重100,000千克（220,000磅）的有效载荷。星舰预计将代替猎鹰9号、猎鹰重型运载火箭以及龙飞船来执行地球轨道上的任务。星舰在在轨加注燃料后，亦可完成地月转移以及直击火星的任务。SpaceX对于这一概念的演变顺序为：超重型运载火箭概念（BFR）2005年→火星殖民运输器（MCT）2013年→行星际运输系统（ITS）2016年→大猎鹰火箭（BFR）2017年→星舰（Starship）2018年早在2005年，SpaceX就将“BFR”作为计划中超重型火箭的名称。并称“BFR”的性能会“远远地超过Falcon系列火箭”，其目标为100吨（220,000磅）的轨道运力。从2013年年中开始，SpaceX将整个任务和火箭统称为火星殖民运输器。当2016年9月12米直径设计亮相时，SpaceX就将整个系统称为行星际运输系统，并将运载火箭本身称为ITS运载火箭。随着2017年9月宣布了新的9米直径设计，SpaceX重新将该火箭称为“BFR”。伊隆·马斯克在声明中说“我们正在寻找正式的名称，但代称目前是BFR。” SpaceX总裁Gwynne Shotwell随后表示BFR代表“Big Falcon Rocket”。然而，伊隆·马斯克过去曾解释说，虽然BFR是官方名称，但是他是从游戏Doom中的BFG武器中汲取的灵感。 BFR偶尔也被媒体非正式地提到，并称为“Big Fucking Rocket”。火箭的第二级是宇宙飞船，在2017 - 2018年也被称为“BFS”。第一级助推器有时也被称为“BFB”。2018年11月，第二级宇宙飞船改名为星舰（Starship），第一级助推器被命名为超级重型（Superheavy），而整个火箭的名字也为星舰。SpaceX在2012年便开始开发ITS。同年3月份，新闻报道声称猛禽火箭发动机上面级已经开始研发，但当时SpaceX没有公布任何细节。 2012年10月，马斯克公开表示他制定了第二个可重复使用火箭系统的计划，该系统的运载能力将远远超过猎鹰9号运载火箭与猎鹰重型运载火箭，届时SpaceX将花费数十亿美元进行新火箭的开发。但他表示，SpaceX在2013年之前不会公开谈论有关它的信息。2013年6月，马斯克表示他打算在“火星殖民运输器”定期飞行之前推迟对SpaceX的首次公开募股。2014年8月，有媒体消息人士推测，SpaceX超重型运载火箭的最早试飞最早可能会在2020年进行，以便在太空轨道飞行条件下对发动机进行全面测试。2015年初，马斯克表示他希望在2015年底发布有关火星殖民运输系统“全新架构”的细节。马斯克的这些计划最终因为一次SpaceX的发射意外被推迟，而SpaceX公司直到2015年十二月下旬才恢复发射2016年9月，马斯克公布了一项SpaceX的设计概念，该概念为一款直径12米（39英尺）的大型运输火箭：ITS运载火箭。ITS运载火箭将会专门用于行星际运输。同时马斯克还讨论了SpaceX火星运输任务的整体细节。这其中包括ITS运载火箭的一部分数据（核心直径，火箭结构材料，发动机的数量和类型，推力，货物和乘客有效载荷能力），在轨推进剂 - 油轮补充装置，运输所需的大概时间和火星侧与地球侧基础设施的一部分。为了完成火星运输任务，SpaceX需要建造一组共三架飞行器。构成2016 ITS运载火箭概念的三种不同的火箭是：ITS助推器，运载火箭的第一级ITS宇宙飞船，一个用于长期居住/载货的太空飞船，作为火箭的第二级ITS油轮，另一个第二级，设计用于携带更多推进剂，为太空中的其他ITS火箭加油该演讲也提出了更大的愿景，希望其他感兴趣的各方（无论是公司，个人还是政府）能够利用SpaceX所希望建立的，新的，成本低得多的运输基础设施，以便在火星上实现可持续的人类文明。2017年7月，马斯克表示ITS的设计已经“改进了很多”。改进后的设计使该系统对大量的地球轨道和顺式发射更为有利，这样系统可以通过近地空间区域的航天经济活动来收回成本。2017年9月，在国际宇航大会第68届大会上，SpaceX公布了最新的火箭设计。马斯克在大会上说：“我们正在寻找正式的名称，但目前代称是BFR。” ，采用甲烷分级燃烧火箭发动机技术，最初会用于地球轨道和地月飞行环境，将来也可用于飞往火星的任务。SpaceX于2017年修订的设计是一种直径为9米（30英尺）的碳复合材料技术火箭，它的后端包括一个小三角翼，其中一个是用于控制俯仰和滚转的分瓣。其三角翼和分裂襟翼能够扩大飞行包线，以使飞船能够在各种大气密度（无，薄或重的大气层）中降落，并可供各种有效载荷（小型，重型或无载荷）放置在飞船的鼻锥里。该火箭的第二级有三种版本：BFS货运，BFS油轮和BFS载人。货物版本将用于发射卫星到低地球轨道 - 提供“比以前更为量大的撒土豆行为” - 还能运输货物到达月球和火星。在高椭圆形地球轨道上重新加油后，宇宙飞船的设计将使其能够一次性登陆月球并返回地球而无需再次加油。：31：50此外，BFR系统在理论上被证明能够以快速地对地的方式运载乘客或货物，并在90分钟内将其有效载荷运送到地球上的任何地方。截至2017年9月，猛禽火箭发动机已经过42次主发动机测试，共计有1200秒的测试点火时间。测试发动机在 20MPa（200bar; 2,900psi）压力下运行，而飞行发动机的室压目标则是25 MPa（250 bar; 3,600 psi），SpaceX预计在后续迭代中让发动机达到30 MPa的室压（300 bar; 4,400 psi）。2017年11月，SpaceX总裁兼首席运营官Gwynne Shotwell表示，大约一半的BFR开发工作都集中在猛禽火箭发动机上。2017年SpaceX的目标是在2022年将前两个货运载荷送到火星，这两个货运载荷的目标是“确认水资源并识别危险”，同时为未来的航班安装“电力，采矿和生命支持基础设施”。其次是2024年的四艘船，包括两艘载有人员的BFR太空船与两艘装有货物的船，两艘货运飞船将带去额外的设备和用品，其目的是在火星建立推进剂生产厂。到2018年初，SpaceX已在洛杉矶港开始建造一座新的永久性生产设施，用于制造其直径9米的碳纤维复合材料箭体。2018年3月，第一艘船的制造工作正在港口的一个临时设施中进行，而第一次亚轨道试飞计划将不早于2019年。该公司继续公开表明其最初的理想目标是在2022年就能执行BFR去往火星的载货任务，随后是2024年飞往火星的首次载人任务，这符合2017年末提到的时间表。早在2015年，SpaceX就一直在寻找制造设施的地点，以供建造大型火箭，并在加利福尼亚州，德克萨斯州，路易斯安那州，和佛罗里达州进行实地调查。截至2017年9月，SpaceX已经开始制造运载火箭的部件。“我们已经订购了用来制作储料罐的工具，该设施正在建设中，我们将在2018年第二季度开始建造第一个原型。”在2018年3月，SpaceX宣布将在2018 - 2019年在洛杉矶港海滨大道建造的新工厂生产下一代9米直径（30英尺）的运载火箭和太空船。SpaceX租用了18英亩的土地10年，可以进行多次更新，并将利用该场地来制造箭体，在海上着陆后复查箭体，以及对助推器和宇宙飞船进行翻新。新工厂分别在2018年4月和5月份由海港事务委员会与洛杉矶市议会通过最终监管批准。那时，大约已有40名SpaceX员工正在设计和建造BFR。随着时间的推移，该项目预计将有700个技术职位。洛杉矶的临时设施是一个203500平方英尺（18910平方米）的建筑物，大约有105英尺（32米）高。 完全组装的运载火箭预计将通过驳船运输，通过巴拿马运河，运往佛罗里达州的卡纳维拉尔角进行发射。2018年8月，美国军方首次公开讨论了使用BFR的兴趣。美国空军空中机动司令部负责人，对BFR在30分钟内点对点地将150吨载荷投放到世界上任何一个地方的能力十分感兴趣。他们预计这类大型运输能力“可能在未来五到十年内拥有”。在2018年9月宣布的2023年月球环游任务计划中 - 一架名为#dearMoon 私人环游任务的星舰展示了第二级和星舰的新设计概念，其中有三个后鳍和两个前鸭鳍，用于大气进入，取代了在一年前显示的三角翼和分裂襟翼设计。修订后的BFR设计在第二级使用了七个相同尺寸的猛禽发动机; 与第一级使用的发动机型号相同。第二级设计在船头附近有两个小的驱动式鸭鳍，在底部有三个大鳍，其中两个将启动，所有三个都用作着陆腿。此外，SpaceX还在本月下半月表示他们“不再计划为Falcon 9升级可重复使用的第二级”。 BFR运载火箭的两个主要部分在11月份被赋予描述性名称：第二级/上面级的Starship和第一级/助推级的“Super Heavy”，马斯克指出“建造Super Heavy是为了远离地球的深重力井”（在其他行星或卫星可以不用第一级。）“2018年12月，在开始建造第一个碳复合材料测试部件九个月后，马斯克宣布将采取“违反直觉的新设计思路”：SpaceX主要用于制造火箭结构和推进剂罐的材料将是“相当重的......但非常坚固”的金属。这随后被证明是不锈钢。继马斯克个人去到博卡奇卡的SpaceX南得克萨斯州发射场后，马斯克便透露，第一个星舰试验品“星斗”已经建造了几个星期。正如先前所想，星斗将由300系列不锈钢而非碳复合材料制成。根据马斯克的说法，使用不锈钢的原因是“不锈钢明显便宜，而且建造起来很快。它并不是最轻的，但它实际上是最轻的。如果你看一下高品质的属性不锈钢，不明显的是，在低温下，不锈钢的强度提高了50％。“300系列不锈钢的高熔点仍然意味着星舰的背风侧在再入时不需要绝缘陶瓦，而更热的迎风面将可以使用更少的绝缘陶瓦以隔绝热量。星斗将用于火箭原型测试与开发着陆/低空/低速控制算法。测试火箭只会安装三台猛禽火箭发动机，飞行高度不超过5公里，预计最初飞行时间不会早于2019年上半年。到2019年3月，SpaceX已经取消了他们从Ascent Aerospace购买的数百万美元的碳复合材料生产工具，放弃了所有在洛杉矶港的生产计划，并关闭了复合材料制造厂。Super Heavy原型建造原本计划在2019年第二季度之前开始。第一批建造的Super Heavy助推器的发动机可能少于全尺寸型的37台猛禽火箭发动机，这仅仅是因为早期试飞不需要那么多发动机，而且此举会减少在早期试飞中发生助推器故障时SpaceX的损失。SpaceX下一代运载火箭设计结合了几种元素，根据马斯克的说法，这些元素将使长时间超越地球轨道（BEO）的太空飞行成为可能。该设计由SpaceX预测，以降低发射到近地轨道（LEO）和BEO目的地之间的运输的每吨成本。它还将服务于传统近地轨道市场的所有可用任务。这将使SpaceX将其大部分开发资源集中在下一代运载火箭上。完全可重复使用的超重型运载火箭将由两个主要部分组成：一个可重复使用的助推器级，名为Super Heavy，以及一个可重复使用的第二级，带有一个集成的有效载荷部分，名为Starship。将运载火箭的第二级与长时间宇宙飞船相结合将是一种独特的太空任务结构。这种架构取决于轨道加油的成功与否。运载火箭的主要特征包括：Super Heavy（超级重型） 是SpaceX下一代运载火箭的第一级助推器，长68米（223英尺），直径9米（30英尺），预计总升空质量为3,530,000千克（ 7,780,000磅）它由不锈钢罐和支撑结构构成，使用 过冷液态甲烷和液氧（CH4 / LOX）推进剂，由37个Raptor火箭发动机提供动力，总共提供72 MN（16,000,000 lbf）起飞推力。它将拥有6个着陆腿和4个栅格翼助推器预计会返回到陆地回收平台。星舰 是一种可重复使用的航天器，也可作为运载火箭第二级，具有集成的有效载荷部分。Starship最终将至少建立三个运载版本：星舰的主要特征包括：测试始于子系统级，与大多数运载火箭一样，采用火箭发动机部件测试，然后在地面测试设施中测试完整的火箭发动机。猛禽发动机的部件级测试于2014年5月开始，2016年9月首次进行全发动机测试。截至2017年9月，开发中的猛禽发动机在42个主要地面试验台上进行了共计1200秒的发动机点火测试，最长的测试为100秒。从2017年10月开始，BFR概念揭幕后的一个月，人们就预计火箭的飞行试验将从星舰的亚轨道跳跃开始，而初步的飞行测试最早会在2019年开始。到了2018年9月，第二级星舰的跳跃将在德克萨斯州布朗斯维尔附近的SpaceX南德克萨斯发射场进行。 SpaceX 于2018年11月向美国联邦通信委员会申请了一项实验无线电通信许可证，以支持试飞计划，该许可证上的所有试飞都将保持在海拔5公里（16,000英尺）以下。 测试物品星舰和德克萨斯发射场都将在2018年底开始建造。用于第一次试飞的星斗的主要结构，即是用于低空测试的星舰的缩减版本，它于2019 年1月10日建造完成。 1月的晚些时候，星斗遭遇了大风，大风损坏了鼻锥结构，而水塔结构和火箭支腿则保持了完整。随后SpaceX表示他们不会重建第一个星斗的鼻锥，因为低速飞行测试不需要它。以下是试飞记录2018年12月起，SpaceX已经开始了两艘亚轨道原型的初始建造，分别是德克萨斯州博卡奇卡的Mk1和佛罗里达州可可海岸的Mk2。它们被计划用于高空和高速测试，这些原型比Starhopper更高，具有更厚的外壳以及曲线般的鼻锥截面。这两个原型的直径均为30英尺（9 m），高度约为160英尺（50 m）。2019年11月20日，在最大压力储罐测试期间，Starship Mk1被部分摧毁，当时前向液氧储罐沿飞船钢结构的焊接线破裂，将舱壁向上推了几米。上舱壁飞出并降落在离飞船一定距离的地方。没有在事故中发生人员受伤的报道。在关于测试事故的声明中，SpaceX表示他们将在事件发生后退役Mk1和Mk2原型机，并将重点放在更接近飞行规格的Mk3和Mk4设计上。2019年10月中旬，Mk3（SN1）星舰原型已经在佛罗里达州开始建造。2020年2月26日，SN2原型已经在佛罗里达州开始进行整合储罐的工作。2020年2月29日，SN1原型在进行液氮注入时发生爆炸，储罐被爆炸所产生的推力向上推进了几十米高，处于上面的液氧储罐落地后引发了二次爆炸，储罐被彻底摧毁并报废。现在，星舰的SN原型系列已经进入快速迭代模式，并且筒段的焊接会交由专业公司进行。2020年3月5日，SN3已经开始建造。星舰预计将代替大部分的猎鹰9号、猎鹰重型运载火箭以及龙飞船任务。星舰的主要飞行任务:引用错误：在<references>标签中name属性为“Dent20170929”的参考文献没有在文中使用