运载能力 对传统航天的降维打击!星舰如果成功将会有多恐怖?

北京时间12月8日,SPACEX的新型飞船STARSHIP(后统一译为星舰)的原型机SN8即将开始其12.5KM的起跳测试,与之前型号只装一台猛禽发动机不同的是这次的实验型SN8装备了三台猛禽发动机。
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从SPACEX公布出来的数据可以知道,完整版的星舰飞船二级会总计装有6个引擎,三个这次已经装上的低空引擎以及另外三台真空中使用的大型猛禽引擎。
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运载能力|对传统航天的降维打击!星舰如果成功将会有多恐怖?

而这仅仅只是整个星舰二级也就是飞船部分的引擎数量,而作为一级的大型火箭将会安装多达30枚以上的引擎。
而星舰只有这两级,但与传统的两级火箭主要业务为低轨发射不同,只有二级的星舰却主要是为深空探测而设计出来的。
理论上来说,用只有两级的火箭去打高轨乃至深空探测器是一件非常吃亏的事情,毕竟多做一级火箭就能早点丢下一些无效载荷,最后运力也会得到不少的提升。
而因为只有两级,星舰同样也面临着深空探测运力缩水严重的问题,计划中的星舰近地轨道的运载能力大概有150吨,但是与之相对的其地球同步轨道的载荷却会直接缩水到21吨甚至比重型猎鹰不回收时的GTO运力25吨还要低。
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而牺牲了这么大的深空探测时的运力SPACEX想要获得什么呢?其实也很简单,那就是整舰完全可复用。
为了完全可复用,火箭的级数就必须尽可能的少,否则就会极大的加大回收的难度,而且为了二级也能够回收,就必须把二级的强度做高,强度高也就意味着重,所有消耗的燃料就多,更多的燃料用在了回收上,那给到载荷的肯定就会少了,因此其深空运载能力才会相比近地轨道运载能力低那么多。
但是至少在SPACEX的规划中这一切肯定是值得的,因为如果整个星舰都可以复用的话那么火箭就不再作为消耗品存在,那么一次发射的消耗的大头便将是燃料。
而星舰的燃料是氧气和甲烷,这就使得成本极大降低。
曾经往轨道上运1KG所需的费用,很可能在星舰时代便能运输一吨了,这个可能毫不夸张,毕竟我们设想一下我们坐飞机如果飞机是一次性的,那机票得涨多少倍?而星舰现在做的就是把曾经一次性的航天变成完全可复用。
而且其深空运力不足的问题,SPACEX早已想好了解决方案,那就是在轨加注燃料,既然船体的重量会浪费燃料,那么我在轨道上再次加注燃料不就好了。
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通过再发射一发加油版的星舰在低轨加注燃料,这样就又可以使得星舰恢复运力,能够把150吨的物品运至高轨乃至登月或者登火。
要知道,星舰的开发和设计的最主要的一个目的就是为了登陆火星。其很多设计也是为了登陆火星服务的。
其二级可回收可复用除了为了经济上的考虑外,很大程度上也是为了登陆火星考虑的,毕竟登陆火星人类早已经实现了,而从火星出来为什么那么难其实也很简单,火星也有引力啊,虽然比地球小,但是其逃逸速度也得5.02KM/S,再加上返回地球所需的速度,想从火星发射一个航天器返回地球难度不亚于地球发射一个航天器入低轨。
但地球上有完备的工业体系,现在对很多国家来说发射一枚火箭入低轨不算太难,但是在火星上就完全不一样了,火星上可什么都没有,那么你就得从地球先带一枚返程用的火箭去火星然后回来时用那枚火箭回来。这太难了!
而如果二级可复用的话,问题就解决一大半了,我的登陆器本身就是返回器,我去火星登陆后再坐原返回器回来,这不就省去了再发射一枚返回的火箭先去火星的庞大工作量了?
同时其放弃了曾经一贯采用的煤油加液氧的组合改为现在的甲烷加液氧的组合也是为了方便登陆火星的。
毕竟在火星上是不可能制备煤油的,在火星上能够方便制取的燃料有两种,分别是甲烷和氢气,至于氧气也会成为制备这两种燃料的副产物。
甲烷和氢气都能在火星上制备,甚至制备氢气的设备还简单一点只需电解水就能获得,而且氢气质量轻单位质量的热值高,也是大部分航天器上面级的首选,但是为什么不用氢气主要还是因为去火星的漫长时间。

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