号称“史上最强大火箭”，星舰是如何“离经叛道”的存在？

发布时间：2023-04-20 09:16:40 所属栏目：动态来源：

导读：最近几天，国际上非常关注一个航天方面的重要新闻，就是SpaceX星舰火箭的发射测试，有无数航天爱好者甚至跑到了得克萨斯州的发射场周围，等待这枚巨型火箭的发射。

可惜的是，到了发射前15分钟的时候，SpaceX公司

最近几天，国际上非常关注一个航天方面的重要新闻，就是SpaceX星舰火箭的发射测试，有无数航天爱好者甚至跑到了得克萨斯州的发射场周围，等待这枚巨型火箭的发射。

可惜的是，到了发射前15分钟的时候，SpaceX公司宣布取消发射，老板马斯克在社交媒体上发布消息说，一个压力阀被冻住了，导致燃料灌注出了问题，最后只能取消发射。

我们不知道工程师们要花多长时间才能排除故障，最起码48小时之内是搞不定的，具体需要几天不得而知。这枚火箭在全世界有太多的粉丝，它也受到专业人士的关注。所以，发射的取消让很多人失望了。

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过去，航天运载火箭有几大痛点，首先，想造大火箭是很不容易的事儿。要把人送上月球，再安全返回，必须有土星五号那么大的火箭才行。土星五号运载火箭的总重量有3000吨，相当于把一艘海军护卫舰竖起来发射到太空。

SpaceX设计的星舰火箭，目标就是要解决这些问题。问题的核心是如何降低巨型火箭的造价，使得火箭造价、发射费用等都较低些。办法只有一个，那就是让火箭可重复使用。这就能大大降低火箭的使用成本。

他们首先是在商业火箭猎鹰九号上取得了一系列的成功。猎鹰九号是可以重复使用的，当然发射的费用就较为便宜。星舰火箭比猎鹰九号大得多，所以新一代的设计方案就比之前的猎鹰九号难度大得多了。

星舰挂助推器吗？不，它上下一样粗，就是一根光杆子。只不过这个杆子的直径是10米，非常粗。整个星舰火箭高度足有120米，是有史以来最高大的火箭，它的身材比例还不是那么臃肿，看上去还是挺苗条的。离近了看，这个火箭实在是太大了，简直是一栋摩天大楼的体量。

如果挂着助推器的话，助推器和芯级火箭一起点火起飞，烧一段时间，把火箭送到高空，助推器的燃料就烧完了，所以要提前抛掉助推器，然后一级火箭还要再不停地烧着火好半天才能完全结束工作，和第一级火箭相连接的第二级分离。

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既然火箭要回收再利用，固体火箭是肯定不行的。固体火箭都是一次性使用的，没办法灌注燃料再次利用。常见的液体火箭发动机，要么是烧液氢液氧的，要么是烧液氧煤油的，要么就是烧液氧甲烷。反正这么大的液氧罐头是压缩的肯定跑不了。

液氧的温度是零下183度，这个温度相当低。可是液氢更加“变态”，液氢的沸点温度是零下253度。航空煤油是常温保存，零下几十度就不行了，就会被冻成硬块，这几种混合燃料的温度流变学特性实际上相差巨大。

液氧煤油发动机是比较常见的火箭发动机。我们国家的长征五号助推器使用的就是液氧煤油发动机。煤油常温保存即可，就方便太多了。可惜，液氧煤油发动机有个问题，容易结焦。其实汽车发动机也有这个毛病，毕竟汽油柴油煤油都是石油产品嘛。

所以，马斯克选来选去，决定采用液氧甲烷作为燃料。甲烷是气体，密度比氢要高多了。虽然燃烧提供的热量不如氢气，但是燃料罐的体积大幅缩小，在这方面赚了便宜。它和煤油所提供的热量在伯仲之间，但是甲烷没有结焦的问题。

SpaceX公司就设计了一台代号叫猛禽的液氧甲烷发动机。经过迭代，这个发动机不但效率高，而且推力大，一台就能达到最大250吨的海平面推力。

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火箭的起飞重量可是5000吨，需要7000多吨的推力才能推着这么个庞然大物向上加速。超级重型推进器的下边设计成要塞多台涡轮增压发动机，现在上了发射台的这枚火箭装了33个猛禽发动机。

你要是凑到这台火箭的底下去看看，密密麻麻的发动机喷口，估计你都能犯密集恐惧症了。发动机摆了3圈，最核心是3台发动机，摆成“品”字形，外边一圈是10台发动机，这13台发动机的喷管是能摆动的，可以用来控制火箭的飞行姿态。最外圈还有20台发动机，这些发动机是固定的，不能摆动。

火箭发动机往往会有比较强的震动。发动机数量少的话还好控制，比如，美国的土星五号就只有5台巨型发动机。可是，苏联的N1火箭的第一级有30台发动机，各种乱七八糟的振动此起彼伏，混杂在一起，而且还会互相影响，剧烈的共振导致某些管路被震断了。控制系统马上让这台发动机关机，为了平衡，对称位置的发动机也要关机。过了一会儿，另外一台发动机又出问题了，不得已，这台发动机关掉之外，对面的发动机也要关掉。最后的局面是，发动机不断地出现问题，控制系统实在应对不了，火箭就失控了。N1火箭连续4次发射失败，炸得苏联人是心如死灰，就此放弃了登月计划。

从此，航天界获得了一个教训，发动机太多是大忌。可是马斯克偏偏不信邪，就走了当年苏联人的路子，怎么能不让人捏把汗呢？

星舰火箭的创新点很多，比如，第一次采用不锈钢箭体，整个火箭银光闪闪。它采用的是甲烷作为燃料，所以你管这枚火箭叫“会飞的煤气罐”，也没什么问题。

可惜，发射推迟了，大家没能看到结果。我相信他们在准备下一次发射的时候,一定会继续这样,让我们拭目以待吧。

（编辑：汽车网）

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