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本期简介

SpaceX猎鹰9号可回收火箭详解
中国的载人航天计划进展如何?
“硅谷钢铁侠”埃隆·马斯克是谁?
/栏目主理人/ 邵圣懿—阅读与该计划相关的文章—
1马斯克:为什么火箭不能重复使用?
今天,在最后一期,我们将继续谈论首次商业载人航天飞行。
上一期,SpaceX自主研发的飞船和火箭,在技术上有很多革命性的创新,但最能打动NASA的核心优势,还是两个字——便宜。它可以以大约5000万美元的价格将一名宇航员送到Tai 空上,这比俄罗斯人的价格便宜一半左右。
为什么SpaceX能够把这个价格打下来,有这么大的价格优势?说白了,它的核心来自于一项革命性的技术创造,被称为“可重复使用火箭”或“可回收火箭”。
在SpaceX真正开发出这项技术之前,人类发射的所有火箭都是一次性的。第一次发射后就废弃了,这种“一次性”自然会是极大的浪费,因为火箭推进的成本非常昂贵。但在过去的几十年里,人类在探索Tai 空的过程中,一直都是这么做的。火箭只使用一次,就像从来没有人想到给火箭设计一个“倒车档”一样。“这辆车”只有一个前进档。
为什么SpaceX会想到做“可重复使用”或者“可回收火箭”?其实来自于埃隆马斯克。埃隆·马斯克是一个不同寻常的人。他特别擅长打破陈规,他愿意问一个问题“为什么不呢?”.
他算了一下,单次火箭发射,燃料成本只占2%左右。也就是说,大部分的成本都花在了火箭体上,但是火箭体是一次性的,所以自然浪费非常大。所以埃隆·马斯克问:我们为什么不设计一个可回收的火箭?
SpaceX在德州麦格雷戈测试新的火箭引擎但是马斯克最初提出这个想法的时候,可以说是遭到了无数的冷嘲热讽。包括一大批专业人士、天体物理学家、航天专家,甚至还有第一个登上月球的美国英雄阿姆斯特朗。他们都认为马斯克疯了,这是一个完全不可能实现的离经叛道的想法。火箭如何回收再利用?这样近乎一边倒的反对,其实是SpaceX成长的环境。
2002年公司成立时,只有三个创业员工,十八年在质疑的过程中一步步成长起来。而在十八年后的今天,他们已经把当年吹的牛变成了现实——那就是他们用自己的可回收猎鹰9号重型运载火箭把宇航员送上了泰泰空,所以猎鹰9号火箭是一个技术革命很大的新产品。
当你看着它的时候,不要看着它发射。它的发射和过去所有的火箭都差不多,尾巴后面有一团火往上飞。你得看着它着陆和回收。第一次看的时候可能会有一种错觉,觉得这一定是一个视频特效编辑器的反转图。第一次,你会看到一个火箭的尾部喷火下降,慢慢降落在一个平台上,然后站在那里。这是“猎鹰”系列火箭神奇可控软着陆的回收过程。
“猎鹰9”火箭安全在海上平台软着陆因为可以回收再利用,成本自然就下来了。而且这个成本会越来越低,马斯克甚至认为未来发射火箭的成本在传统发射方式的1%左右。
因为你希望SpaceX作为一家公司,包括马斯克本人,他们最终的理想和目标是把人类送上火星,而且不仅仅是送,还要移民火星。既然是移民,就需要一定数量的人才能生存繁衍。马斯克认为,至少有几十万甚至几百万人要去火星。
SpaceX于2017年发布了他们的登月火箭的根据美国宇航局此前的估计,将一名宇航员送上火星的成本约为十亿美元。想想吧。没有人能以如此高的成本把几万甚至几十万人送上火星。因此,马斯克认为,唯一的办法就是坚决降低载人航天的成本。为了降低成本,航天器必须是可回收和可重复使用的。
连续三次发射失败后,SpaceX是如何起死回生的
当然,“可回收火箭”这种颠覆人类过去几十年传统的新技术的创新,当然不会一蹴而就,也不会那么顺利。SpaceX的发展历程充满了挫折和困难,甚至可以说他们的成长史就是一部冒险史。
每一次发射都是一次迭代和升级的过程2006年,SpaceX的第一枚可回收火箭的原型被称为“猎鹰1号”,这是一种轻型运载火箭,在第一次测试发射中失败。然后在2007年和2008年又进行了两次试射,都失败了。
Amos-6任务失败当时连续三次发射失败已经几乎耗尽了公司账面上的资金,公司随时可能破产。幸运的是,第四次发射终于成功。第四次发射使甘昆扭亏为盈,为他们赢得了NASA货运服务订单,让公司一下子起死回生。
但在当时,最初的产品“猎鹰1号”是一种轻型运载火箭,由于有效载荷太小,无法将宇宙飞船和宇航员送入泰泰空。所以有必要研究重型运载火箭,也就是你现在看到的猎鹰9系列。从轻到重是巨大的差距,要不断遇到问题和困难才能解决。
“猎鹰1”火箭但是你会发现SpaceX的产品迭代极快,技术创新也极快。现在我们看到这次把两个宇航员送上Tai 空的火箭叫猎鹰9 Block5,这是他的第五代产品。第五代产品“Block5”于2018年5月首次推出,到现在正好两年。
在过去的两年里,包括这次在内,将两名宇航员送入Taitai 空总共进行了29次发射,全部成功。百分之百的成功率!从成功率来看,《猎鹰9号Block5》已经是比较成熟的产品了。

猎鹰9 Block5的设计目标:可以重复使用10到100次。
03“猎鹰9号”可回收火箭有多神奇?
多说说猎鹰9号火箭吧,因为它是目前SpaceX的核心亮点之一。
首先,它是两级火箭。我们之前讲阿波罗登月的时候讲过火箭几级的概念。分成几段,一段一段,在向上飞的过程中扔掉。这叫做多级火箭。“猎鹰9号”是一种两级火箭,但在其两级中,下一级推进器可以回收。
“龙飞船”与“猎鹰9”火箭分离第一级推进器是发射时离地面较近的部分。因为一级推进器推力更大,成本更高,回收成本非常可观。另外,现在它的新技术是火箭顶部的整流罩也可以回收,只剩下中间的两级推进器暂时不能回收。所以每次发射都要消耗一个二级推进器,这是猎鹰9号可回收重复使用的情况。
回收的“猎鹰9号”第一级推进器降落在海上浮动平台上。
我们在定义它的时候,把它归类为“重型运载火箭”。什么是重型运载火箭?在区分运载能力时,按照火箭将多件货物送入“近地轨道”的能力进行分类。重型运载火箭可以将20到50吨的货物运送到近地轨道;向下中型,有效载荷小于20吨;再往下,当然还有轻型发射车。两吨以下,这叫轻。
这架猎鹰9号在近地轨道的有效载荷约为23吨,因此它是一种重型运载火箭。当然,这是一次性发射,没有回收第一级推进器。它可以将23吨货物送到近地轨道。如果要回收第一级推进器的话,它的有效载荷会减少一点,到17吨左右,所以基本上是一个中等和重型之间的水平。
如果和我们中国火箭比,猎鹰9号和我们长征五号系列基本是一个产品。“长征五号”是我们的主力重型运载火箭。它在近地轨道的有效载荷为25吨,比“猎鹰9”略大,是同级产品。目前其他知名的重型运载火箭有欧洲使用的Ariana-5空,美国使用的Delta -4,俄罗斯也有自己的重型运载火箭。
长征5号不过注意,在所有这些重型运载火箭中,只有猎鹰9号有回收再利用的能力。这是一个巨大的优势,因为它一下子降低了成本。世界各国都有发射航天器特别是卫星的需求,中国的“长征”系列火箭也经常被各国用于商业发射。所以在未来的市场竞争中,这才是SpaceX的核心竞争力。
04登陆月球和火星要靠超重型运载火箭。
除了回收带来的成本降低,猎鹰9号还有另一个优势,叫做模块化组装。SpaceX把三个猎鹰9号并排放在一起,组成一个大火箭,叫做猎鹰9号重型,中文直译叫猎鹰9号重型。但是翻译名字其实有点混乱,因为刚才我们讲了重型运载火箭的概念,意思是可以把20吨到50吨的载荷送入近地轨道,但是“猎鹰9号重型”在近地轨道的运载能力已经达到了65吨左右。
“猎鹰9”家族,左一为Falcon 9 heavy刚才我们说了分类。近地轨道20吨到50吨的叫重型运载火箭。65吨的有效载荷被称为“超重型运载火箭”,是目前世界上唯一在役的超重型运载火箭。为什么是唯一一个?说白了,超重型运载火箭成本太高,没必要。
“Falcon heavy”的近地轨道有效载荷傲历史上有过超重型运载火箭的黄金时期。你可能猜到了,那是美苏争霸登月的时代。美国当时用来发射阿波罗飞船的火箭土星五号,是人类历史上最大的超重型运载火箭。它在近地轨道的有效载荷达到140吨,这是一个很可怕的东西,但是制造成本却贵得离谱。冷战后,因为大家都不登月了,超重型运载火箭也没啥用了,纷纷退役。
但近年来美国提出重返月球,中国也有了自己的载人登月计划。另外,未来大家都要探索火星,所以对超重型运载火箭有需求。然后“猎鹰9重型”就有了自己的市场。
”猎鹰9“和“猎鹰9重型”发射报价这枚火箭的首次飞行非常有趣。当时装载的货物是埃隆·马斯克(elon musk)自己的特斯拉电动跑车,它结合了他的两个非常成功的产品,也是一个超级吸引眼球的营销事件。
特斯拉进行效果图拍摄中国载人航天的最新进展
当然,中国也有自己的超重型运载火箭计划。我们“长征”系列中的“长征九号”是一种超重型运载火箭,目前正在研制中。根据媒体的报道,它在近地轨道的有效载荷肯定超过100吨,甚至可能达到140吨左右。这是中国未来将宇航员送上月球必须使用的利器。
从左至右依次为长征-9、长征-9A、长征-既然我们正在谈论中国,让我就中国的太空飞行多说几句。正好有朋友问“美国有私人公司派人去Tai 空。中国载人航天进展如何?”
不知道大家注意到没有,上个月5号在海南文昌,我们用“长征-5B”火箭把我们下一代载人飞船的试验船送上了Tai 空。
长征-5B运载火箭发射我想很多朋友都很熟悉中国的“神舟”系列飞船,也就是我们上一代的载人飞船。在完成了11次成功的任务后,包括6次载人任务,神舟系列飞船实际上已经完成了他们的历史使命。所以现在我们有了自己的下一代载人飞船,无人试验船在5月成功发射。
经过几次无人实验后,下一步当然是带宇航员进入Taitai 空。而且我们的新一代飞船比神舟系列载荷更大,设备更先进。神舟系列最多乘坐3人,我们新一代载人飞船最多可以有6-7名成员。所以我们的载人航天,我们的运载火箭,虽然遇到了一些困难,但是每天都在扎实的前进。我们必须对中国的太空飞行有信心。
长征-5B6马斯克,改变世界的梦想家+实干家
关于SpaceX的首次商业载人航天飞行,我想在最后说几句关于埃隆·马斯克的话。如果用一个特别俗的价值观来定义,埃隆·马斯克当然是一个成功的商人——他长期财务自由,身价数百亿美元。

而且从经商的铜臭味来看,他是个连环创业者。因为他创办的几家公司都非常成功,从最早的Zip2到美国的支付宝PayPal,再到SpaceX,再到特斯拉,包括现在的SolarCity,都取得了巨大的商业成功。
皮特·蒂尔和埃隆·马斯克但我想说的是,如果我们只把埃隆·马斯克定义为一个商人,一个成功的企业家,这将是对他的极大侮辱。他是一个充满浪漫情怀的梦想家,但也是一个实干家。当你把梦想家和实干家结合在一起,这个人就有了巨大的能量。
无论是当初的特斯拉被质疑,还是曾经的SpaceX被人嘲讽,埃隆·马斯克都有着坚定的目标,从不动摇。
事实上,人类历史已经数次证明,伟大的创造者和突破者往往是孤独的。这让我想起看到对他的专访,主持人问他;你的SpaceX前三次发射都失败了,你有没有想过放弃?马斯克的回答是:“我至死都不会放弃。”当然,还有一个非常漂亮的中文翻译。这句话翻译过来就是:“要么你安详的死去,要么你华丽的出生。”这就是马斯克的生活态度,这听起来令人肃然起敬。
说实话,我特别希望全人类,尤其是中国,多一些实干家和梦想家。他们真的可以创造历史。
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