航天資訊

世界最強(qiáng)運(yùn)載工具——“星際飛船”

星際飛船（Starship）是美國SpaceX公司2012年開始研發(fā)的超級(jí)重型運(yùn)載火箭，可重復(fù)使用，LEO 100t以上。該計(jì)劃最初被稱為“火星殖民地運(yùn)輸系統(tǒng)”（MCT），后更名為“行星際運(yùn)輸系統(tǒng)”（ITS）、“大獵鷹”（BFR），2018年改名為“星際飛船”。星際飛船可以完成多種航天飛行任務(wù)，包括太空旅游、地月運(yùn)輸、火星殖民、星際運(yùn)輸與洲際運(yùn)輸，而且其著陸可靠性最終能達(dá)到“航空公司水平”，預(yù)計(jì)將取代獵鷹9號(hào)、獵鷹重型運(yùn)載火箭以及龍飛船等。這種使用單級(jí)火箭搭載有效載荷，以接近M20的速度行駛10000km的方案，極大地改善了重型火箭的成本、復(fù)雜性與操作便利性。值得一提的是，美國軍方對(duì)星際飛船的地球點(diǎn)對(duì)點(diǎn)亞軌道運(yùn)輸能力特別感興趣，即可以在30min內(nèi)使用助推火箭將重達(dá)150t的貨物運(yùn)到世界任何地方，且成本低于C-5銀河運(yùn)輸機(jī)。

星際飛船直徑9m，高120m，分為一級(jí)助推火箭“超重”（Super Heavy）與二級(jí)飛船兩部分。“超重”高70m，根據(jù)載荷不同，可使用24～31臺(tái)甲烷/液氧“猛禽”（Raptor）發(fā)動(dòng)機(jī)，推力可達(dá)7342t?；鸺撞坑?個(gè)尾翼，覆蓋著6個(gè)著陸腿，頂部焊接有4個(gè)菱形鋼制網(wǎng)格翼控制下降；飛船高50m，使用6臺(tái)“猛禽”發(fā)動(dòng)機(jī)，推力可達(dá)1224t。與以往運(yùn)載火箭和飛行器設(shè)計(jì)不同，飛船既要作為第二級(jí)，從地球發(fā)射時(shí)達(dá)到軌道速度，又要作為航天器，在外太空長時(shí)間在軌飛行。6臺(tái)“猛禽”發(fā)動(dòng)機(jī)中，3臺(tái)地面級(jí)與助推火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)相同，3臺(tái)真空級(jí)是地面級(jí)的衍生型號(hào)，比沖提高到380s。星際飛船主體結(jié)構(gòu)采用300系列不銹鋼材料，因?yàn)檫@種材料既便宜，又易于加工，而且具有在低溫下強(qiáng)度提升50%的優(yōu)質(zhì)特性。對(duì)貯箱來說，從推進(jìn)劑的低溫到再入大氣層的高溫，材料的比強(qiáng)度與早期選擇的碳纖維復(fù)合材料相當(dāng)或更好。300系列不銹鋼經(jīng)過某種低溫處理，比傳統(tǒng)的熱軋鋼更輕、更耐磨，其高熔點(diǎn)也意味著飛船的“背風(fēng)面”不需要另外再加隔熱保護(hù)系統(tǒng)，而溫度高得多的“迎風(fēng)面”則采用發(fā)汗冷卻技術(shù)，讓冷卻液流過夾層，并從外殼的微孔排出，達(dá)到冷卻的目的。SpaceX公司也在研究飛船“迎風(fēng)面”備選材料，如六邊形陶瓷片。

目前，飛船試驗(yàn)機(jī)已進(jìn)入點(diǎn)火測試階段，預(yù)計(jì)2022年首次發(fā)射，且有2艘飛船登陸火星；2023年載7～9人去月球旅行；2024年發(fā)射4艘飛船登陸火箭，其中2艘載人；2050年達(dá)到在火星建城。

（李嘉亦 丁新玲 供稿）