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SpaceX發射的獵鷹重型火箭和中國的長征運載火箭哪個更強?

咳咳,今天估計大家都已經看到SpaceX發射的火箭在分離後還準確降落的動圖了,這一下可以說是非常激動人心。那麼,SpaceX和中國的長征運載火箭相比,哪個更厲害?

SpaceX發射的獵鷹重型火箭和中國的長征運載火箭哪個更強?

答主:@果然知道(科學自媒體 果殼網旗下帳號)

從運載能力來講,重型獵鷹火箭是自阿波羅時代土星五號火箭以來,人類設計出來的威力最大的火箭。這裡的威力,指的是它的運載能力。首飛的重型獵鷹火箭高70米,由中間一枚經過改造的獵鷹9號火箭和左右兩枚回收再使用的獵鷹9號火箭捆綁而成。這也意味著此次發射,SpaceX將一次同時點燃27台默林火箭發動機。27台發動機在起飛時將產生總共相當於2260噸的推力,這是太空梭結束時代以來最大的火箭推力。作為結果,重型獵鷹能夠將63.8噸的載荷送往近地軌道,相當於將一架波音737客機送入太空,而且不僅裝滿燃料,還坐滿乘客,裝滿行李。

從造價來講,目前重型獵鷹火箭一次發射的標價是9000萬美元,作為對比,獵鷹9號一次發射是6200萬美元。不過,馬斯克指出,如果全部3枚火箭芯級都能夠回收的話,重型獵鷹的發射費用最終不會比獵鷹9號高出太多。而本次發射成功後,兩側的助推火箭已經返回佛羅里達海岸,在SpaceX的兩塊著陸區同步垂直著陸。節省成本對於未來人類登陸火星,甚至達到殖民火星的目的來說,是很大的進步:根據馬斯克的設想,火箭第一級推進器重複使用1000次,太空加油飛船重複使用100次,至於要往返火星地球的飛船,也計劃達到12次的重複使用能力,以此大幅度降低殖民火星的成本。

長征系列火箭自 1965 年開始研製至今,已經擁有了 6 個系列共計 19 個型號,基本覆蓋了近地空間的所有軌道,是一個完善的體系,代表了世界航天界的較高水平。系列中每一支都是「大國重器」,可靠性方面不容小覷。

獵鷹系列則是SpaceX公司獨立投資研發。先前的獵鷹9號火箭48次發射中46次成功,成功率高達95.8%,且多次實現回收助推火箭重複利用,可靠性可以說非常高。

然而本次重型獵鷹首飛前,包括公司CEO伊隆馬斯克在內的多方人員都認為這次發射確實有很大可能不成功。馬斯克去年在發布會上表示,「重型獵鷹存在大量風險,很有可能無法順利入軌。如果一定要炸的話,我希望它能飛到離發射塔架足夠遠的地方,免得把發射塔架炸壞了。老實講,我認為這樣就算得上是成功了。」 航天業內的一些專家也同意這一觀點。美國麻省理工學院的航天學教授保羅?洛薩諾(Paulo Lozano)說,重型獵鷹面臨較大的風險,是因為它的設計本身。「每一次,你發動一台火箭引擎,都可能會有什麼東西出差錯。」而重型獵鷹有著驚人的27台火箭引擎,洛薩諾說,「只要其中一台炸了,結果就會很糟糕。」他補充說,這樣的火箭很難在地面進行測試,因此就算冒著爆炸的風險,試飛也是唯一繼續前行的道路。

不過,在馬斯克看來,重型獵鷹的發射成功主要只是一個過渡階段,最終的目標將是推力更強大的火箭,也就是所謂的BFR(Big Falcon Rocket)。

獵鷹1號、獵鷹9號、重型獵鷹和BFR的對比,左側為火箭大小對比,右側為火箭載荷能力對比。重型獵鷹只是一個過渡階段,SpaceX的目標在於研發更大型的BFR火箭。馬斯克說,BFR將被設計成可復用一級火箭和可復用上面級飛船的組合,要比重型獵鷹更加經濟。不僅如此,發射的周轉時間也可能縮短到幾小時,而非幾天。

總結下來,不得不承認,現階段來看我們的長征系列和SpaceX火箭家族還存在差距。不過,2018年,長征五號將再次進行發射挑戰。而運載能力更上一層的長征九號預計在2028年前後試飛,未來將用於我國深空探測、載人登月和登火、空間基礎設施建設(如空間太陽能電站)等任務。

獵鷹重型火箭的主助推器未能順利回收,問題出在哪?

答主:@Raymon725cnBeta(Cnbeta團隊成員)

重型獵鷹的三組助推器,原定會分別返回三個著陸點 —— 其中 2 個位於陸地、另外 1 個則是海面上的無人船 —— 可惜重型獵鷹的中級部分與無人船錯失了。SpaceX 在後續的一場新聞發布會上向外媒證實了此事。照原計劃,重型獵鷹的中級核心在無人船上著陸的時候,需要重新點燃三台引擎。

但根據事後的報告,它竟然只能點燃了其中一台,因此火箭最終還是以 300 英里/小時的速度墜入了海面。SpaceX CEO 伊隆·馬斯克在火箭發射後的一場發布會上稱,無人船上的兩台引擎在其墜毀時被帶出了。當然,這只是伴隨重型獵鷹首次成功發射的一個小挫折,對首要任務並無影響。

美東時間周三下午 3:45 分,SpaceX 在佛羅里達州卡納維拉爾角的 NASA 肯尼迪航天中心起飛,以一道靚麗的弧線沖向了太空。發射大約 2 分半後,兩台外掛助推器先後分離並返回了地球(安全抵達既定的 1 號和 2 號著陸區)。發射大約 3 分鐘後,火箭中級與攜帶者本次發射的真實負載(一輛特斯拉 Roadster)的上級分離。火箭中級嘗試在 SpaceX 的無人船上著陸,但現場直播的畫面在預定著陸之前就被掐斷了。

【某人在推特上寫到:「我們失去了火箭的中級」。】

萬幸的是,火箭最上級的表現依然良好。馬斯克在推特上表示,其已成功地點燃了引擎,並向著既定的軌道進發。據悉,它將在太空中「滑行」6 個小時。除了向美國空軍演示一項棘手的軌道機動,它還要穿越環繞地球的強輻射區域(范艾倫帶 / Van Allen belts),經受高能粒子的考驗。如果它能夠按照設想那樣運行,那麼火箭上級還會點燃另一個引擎,將車輛投擲到通往火星的深空軌道上。

SpaceX發射的獵鷹重型火箭為什麼是三個助推火箭平行分布而不選擇「一大三小」的三角分布?

悟空答主:航天小生(航天戰略專家)

重型獵鷹採用的是3個獵鷹9火箭一級芯並聯的設計,這個設計思路稱為CBC模式(Common Booster Core),也就是火箭助推方案採用多個通用助推並聯的設計,核心級和助推火箭一樣了。CBC方案一方面提高火箭的運載能力,另一方面則儘可能降低助推結構的研發成本,這樣的設計只需採用一套火箭發動機就能滿足需求,就像重型獵鷹一樣,3芯並聯第一級共採用了27台梅林1D發動機,箭體結構都能通用了,適合規模化生產。

嚴格來講,為什麼是3個芯並聯其實並沒有嚴格的限制,之所以採用這種結構一方面考慮火箭的共振等可靠性問題,畢竟發動機越多越容易出事,不然就跟蘇聯的N-1一樣(一級裝了30台NK-33);第二滿足運載要求就足夠了,並聯太多也是一種浪費。其實,只要能夠克服多芯並聯帶來的助推結構可靠性、共振、火箭姿態控制等問題,同時不考慮發射成本,5芯並聯理論上也是可以的。

其實CBC三芯並聯的方案也是一種折中和取巧,在研發超重型火箭存在種種困難的條件下,以相對簡單的方法和可靠的技術儘可能的提高火箭運載能力也是一種很好的思路,雖然土星5火箭5台F1發動機的方案更理想,但成本和技術難度實在太高。目前採用CBC三芯並聯的火箭都是重型火箭,分別為宇宙神5、德爾塔4、重型獵鷹以及安加拉5。

圖1 德爾塔4火箭

圖2 安加拉CBC三芯並聯

「一大三小」三角助推布局並不是想像中那樣,這種布局在運載火箭歷史上幾乎沒有過。小助推火箭為了箭體平衡都採用偶數的布局,要麼2,要麼4,好像只有美國德爾塔某型號實驗過1個和3個的助推,但都是為了試驗和驗證、但並未正式投入使用。

馬斯克的SpaceX成功發射獵鷹重型火箭,隱藏了哪些彩蛋?

悟空答主:智東西(智東西官方賬號)

美國東部時間2月6日下午約15:48(北京時間 2 月 7 日約 04:45),在美國佛羅里達,卡納維拉爾角LC-39A工位,這個曾經承載了「土星5號」火箭登月和「哥倫比亞」號太空梭首飛的發射位,SpaceX 的獵鷹重型火箭首飛成功,成為全球現役最強運載火箭。

一、馬斯克是大衛·鮑伊的忠實粉絲。

火箭發射前一天,先是推出一支最新的重型獵鷹概念片,配以大衛·鮑伊的《Life on Mars?》

這次的重型獵鷹發射所搭載的正是他本人的一輛櫻桃紅色特斯拉 Roadster 跑車。不僅如此,一個身著 SpaceX 公司已經公布的宇航服的「駕駛員」假人「Starman」,同樣是Bowie的一首歌。根據 SpaceX 公司介紹,這輛車會被送入地球—火星轉移軌道,同時,車子會不間斷的播放 David Bowie 的成名作《太空怪咖》(Space Oddity)。

二、來自理工男的浪漫

在今天的直播畫面內,Musk不僅給全球航天迷展現了櫻桃色跑車與地球母星的不同角度的自拍合影,還在車右座額外加了一路攝像頭。最浪漫的是, Musk 通過特斯拉的觸控屏給此刻心情澎湃的全人類送上了一個彩蛋:Don"t Panic!(不要驚慌)

Don"t panic是 Musk 定的家規第一條,他教育他的五個小孩不管遇到什麼事都不要驚慌;也是《The Hitchhiker"s Guide to the Galaxy》(銀河系搭便車指南)里的經典台詞,Roadster 還放著這本書和一條毛巾,而毛巾是宇宙中遇到問題的必備武器。車上還帶有一套微縮版本的阿西莫夫《基地》三部曲。

如果不出意外,按照馬斯克本人的原話,「這輛車會在宇宙中飛行超過 10 億年。」試想一下,動人的音樂搭配深邃的星空,一幅難得的華章美景。

除了櫻桃色跑車外,在剛剛結束的獵鷹重型新聞發布會上,Musk 表示「The space suit that the Tesla dummy is wearing is an actual model of the one astronauts will be wearing on Commercial Crew。」

也就是說,這次發射的另一個任務是測試宇航服的氣密性,這套宇航服將用於 SpaceX 的載人飛行。

在被重型獵鷹首飛發射上天的那輛特斯拉跑車的一塊電路板上,印上的這樣一行文字——「Made on Earth by humans」。如果不出意外的話,這輛車,連同這行文字,將在這樣一條軌道上環繞太陽十億年,可能會成為人類文明最後的紀念吧…… 」

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