为何星舰4连爆NASA仍送SpaceX近

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SpaceX官推庆祝NASA关于他们的决定:

星舰原型机SN8~11的4连爆后,NASA仍钦定SpaceX的Starship星舰来执行月亮女神计划的首次载人月球着陆。

补充说明,这是阿波罗登月之后再度登月。这个着陆方案的合同总价值高达28.9亿美元,更是击败了去年的两大团队,其中包括了蓝色起源+洛马组成的“国家队”

此图左右两边被放大实际后文有图参考

另外,SpaceX星舰着陆腿最新设计因此而曝光。先看年的效果图:

作为无需返航的月球永久基地版,如去年版本效果图,这款NASA月球星舰与原型机不同,没有再入大气减速用的机翼,但为了稳定着陆,带有6个比原型机明显得多的可伸展支架。

DearMoon效果图后,达人们纷纷对星舰的着陆腿设计又做了各种猜测,并配上各种版本的3D可视化图

其中有的猜测与SpaceX官方去年的月球星舰不同,更类似猎鹰9

如今随着NASA月球版的星舰效果图展现,外星版的着陆腿设计进一步清晰明朗,更接近某达人类似猎鹰9的版本,但细节又有明显的不同。

新版

新版的不同就是放弃了去年概念图的新方式,沿用猎鹰9的成熟方案。

而星舰相比猎鹰9最大区别是支架整流罩更多部分与舰体融合,无需展开机构承担太多,有利于整个装置的稳定表现。效果图的6个“脚尖”张不太开,当前星舰原型机的6只暂时脚更是极为“吝啬”,但竟然也能让SN5、SN6、SN10着陆后不倒,若换为成熟技术的大腿,着陆理应更稳。

不锈钢材料相对便宜、强度与耐热优于常用航天材料有利于简化结构、相对于复合材料有助于量产降本,星舰制造成本比SLS低。

另外星舰就算成了月球基地,但其所需的超重火箭仍是可复用的(甚至计划由地面塔抓取的,省却着陆腿,保留更多有效运力),这里的价格可以大大降低。

因此,NASA方案的选择有合理之处。

但是,自从星舰原型机高空试飞以来,从SN8~11,已经上演了了4连爆:

SN8\9\10SN11大雾试飞着陆前空中爆炸

为何星舰4连爆,NASA仍选择SpaceX负责月球着陆?难道忘了航天飞机的事故了?

原因初步看来有以下几方面:

一、成本与计划

去年的研发合同已明确要求,首台星舰作为永久基地使用,必然要降落月球的。

而同样作为在研的火箭,

ULA传统卫星发射成绩确实稳定可靠,一次性的SLS最大运力虽约有吨,但实在太贵,而且还要另外花费设计一个基地,如果要达到星舰这么大,势必对箭体与飞行产生极大影响——又要拖进度。

蓝色起源的新格伦火箭LEO运力45吨,相对更低,就算能研发成功,所能发射的基地必然不大,根本无法参与竞争。

因此基地这部分,在去年的阶段已进入SpaceX囊中。

另外着陆器等方面确实有两个团队在开发,但作为第一次降落月球,分开?再让另一枚重型火箭测试、发射?难道要SpaceX超重和星舰/基地、ULA的SLS和猎户座飞船之后,额外再加第3枚重型火箭,发射月球载人着陆器?何必呢?

明显基地与人二合一集中1次降落,比分开更能节约成本,缩短周期。

3个团队的方案体量对比

为了带4名航天员,这台星舰月球基地所能携带的物资会减少?

也许,但前面关于星舰着陆的设计进化方面,提到超重火箭将省去着陆腿设计,减轻了重量,加上Raptor发动机的升级挖潜,可回收运力又有较大提升。

如今,货船、基地、载人着陆器三合一,物尽其用。

年3连败时,仅1次小火箭猎鹰1的成功发射,尚能打动NASA不少人,拿下16亿大单。那么如今已拥有网红火箭猎鹰9、载人龙飞船的SpaceX,已证明实力、低成本航天的理念深得NASA大量成员的心,拿下这近29亿的单子也不足为奇。

为了省钱而增加风险?其它团队方案也要反推着陆:

二、客观与技术

月球上没有大气,无需机翼减速的降落,更不可能出现目前原型机高空试飞的“爆款拉杆模式”。

若只能靠主发动机和RCS反推来控制降落姿态?不是更难吗?恰恰相反,月球表面引力仅地球的六分之一,没有再入大气的冲击和高温,低速时也不需要担心气流干扰,没有大气减速也就无需提高“跳水难度系数”玩拉杆。因此整体反而更简单,这比NASA探测车上火星有把握得多。

相关技术已成熟,比如火箭发动机的推力调节技术,是阿波罗时代的产物,上世纪12人上月球,多达6次成功着陆。

龙飞船与国际空间站多次的对接,猎鹰9的着陆,也证明了SpaceX空间中结合RCS精准调控的能力。

三、风险规避:

NASA其实还是很忌惮星舰这个爆款。为此制定了缜密的风险规避方案:

月亮女神计划的宇航员返回地球时,不会乘坐这台月球永久基地。更表“嫌弃”的是,连地球飞往月球都不会坐,他们宁可选择昂贵的SLS一次性火箭。

具体是搭乘SLS发射的猎户座飞船前往月球门户空间站(门户核心舱由猎鹰重型发射),对接换乘星舰着陆月球。

返程是乘坐上升器到门户进入猎户飞船,接近地球后分离出返回舱,采用传统的海面伞降方式着陆地球。

这办法类似NASA当前载人任务“强迫”龙飞船放弃反推着陆。

另外,SpaceX将按要求在月球上进行一次无人着陆演示。大概率是这台基地着陆后再飞起来对接等人,基本就是“高级过家家”。

这些措施,以及长期合作以来的互信,算是NASA可“大胆”蔑视目前SpaceX星舰原型机拉杆着陆连炸的主要原因。

最后,这永久基地应该至少装配3台或以上的Raptor火箭发动机,从去年的效果图看更达到了常规配置的6台。

全流量分级燃烧循环,世界当前最顶尖的液氧甲烷发动机,是星舰乃至SpaceX最骄傲的核心之一。抠王马斯克会甘心让它们一直留在月球上吗?是否会有后续动作?

#科教兴国#

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