BFR,马斯克火星梦想的实现者

2018-10-03 10:04:00 太阳能发电网
马斯克认栽了,与美国证券交易委员会的和解:“缴纳4000万美元罚款,辞任特斯拉董事长,且三年内无资格当选”。然而,马斯克无疑仍是特斯拉的灵魂人物,特斯拉也将沿着马斯克设定的道路和套路前行。

为猎鹰9号和猎鹰重型火箭的成功起到关键作用的Merlin发动机,采用的是液氧-煤油的燃料方案,而BFR采用的猛禽发动机则采用了液氧-液态甲烷的燃料方案。之所以做出这样的改变,是为了真正实现殖民火星而做的长远打算。火星大气中充满了二氧化碳,在两极的冰盖中储存有大量的水,以这二者为原料可以较为便捷的合成甲烷。SpaceX计划在火星上建设一个燃料工厂,为BFR飞船提供返回地球所需的燃料。这样,BFR飞船从地球出发时,就不用携带返航时的燃料,进一步调高了运载能力。 此外,由于火星的重力加速度小于地球,BFR飞船在火星起飞时无需一级火箭就能起飞返回地球,但运载能力要减少到50吨。


相比那些只会纸上谈兵的PPT公司,SpaceX从不会只把蓝图停留在发布会上。目前,装配BFR的猛禽发动机样机已经进行了42次测试,其测试工作状态已接近实际飞行时的工作状态。在美国洛杉矶附近的海岸,SpaceX已经开始着手建造用于生产BFR的新厂房。马斯克雄心勃勃的表示,他有信心在2022年的火星发射窗口,向火星发射至少两枚BFR货运飞船,对水资源和着陆点的风险源进行考察,确定着陆地点并卸下一些用以建立火星基地的基础设施;在2024年火星发射窗口,将同时向火星发射货运和载人飞船,在火星建成燃料工厂,并为未来的火星城市建设最初的建筑。


(SpaceX的太空城市扩张设想,城市左侧为BFR的发射和着陆场,右侧则为具备各类功能的建筑。)


自筹资金,继续商业航天传奇


除了火星任务外,BFR可以还可以执行传统的近地轨道的载人和货运飞行、卫星发射飞行和月球登陆飞行。此外,马斯克还计划让BFR称为地球上不同城市快速旅行的工具。飞船在某个城市起飞后进入近地轨道高速滑行,之后再入大气层,在目的地着陆——现在也有飞行器采用这种方式飞行,但那是送来毁灭的洲际弹道导弹。一旦BFR研制成功,将替代猎鹰9、猎鹰重型火箭和龙飞船,成为SpaceX的全新一代宇航产品。

(BFR与国际空间站对接效果图。)


虽然BFR的运载能力已经超过了历史上人类运载能力最强的土星5号,但其单次飞行成本却低的让人难以置信。按照马斯克目前公布的数据,BFR的单次飞行成本将低于世界上任何一种主流航天器。如此低的飞行成本得益于BFR更强的可回收能力。相比目前部分可回收的猎鹰系列火箭和龙飞船,BFR第一级火箭和第二级飞船均具备可回收用能力,且着陆时均采用发动机减速的软着陆方式,给重复利用前的检修工作带来到了方便,还增加了各个部件的使用寿命。
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(不同发射载具的单次发射成本排名,自左到右依次增加,BFR的发射成本最低,我国的长征5号处于中间位置。)


功能如此强大的宇航系统,必然需要消耗大量的资金进行研发工作。据估计,BFR和SpaceX火星计划的总研发预算可达百亿美元量级。除了SpaceX自筹资金外,目前还没有NASA等政府部门或基金会要对BFR的研发工作提供经费支持。马斯克给出的经费解决方案是,使用目前的SpaceX生产能力产出较多的猎鹰9号火箭和猎鹰重型火箭,并利用这些火箭的重复利用能力支持今后一段时间的发射,将这些火箭的获益投入BFR研发。


与此同时,将之前投入到猎鹰系列火箭上的人力资源和基础设施投入到BFR的研发中,以节约成本。猎鹰9号火箭的技术性能目前已经趋于稳定,以相对优惠的价格已经在民用发射势场上站稳脚跟。而由于SpaceX火箭上所有的部件都是纯粹的“美国制造”,相比依然依赖俄罗斯发动机技术的其他美国发射服务商更受国防部和军方等敏感部门青睐。如果SpaceX果真能够使用自己的收入支撑BFR这种划时代的宇航系统研发,也将是商业航天模式上的一个里程碑。

 



作者:李会超 来源:观察者 责任编辑:jianping

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