太空競賽 一期視頻徹底看懂星艦！人類歷史最大 最強火箭！【星艦詳解】

2010年5月26日，美國最著名的宇航員 歷史上首位登上月球的人 尼爾·阿姆斯特朗前往國會參加聽證會 在聽證會上，他嚴厲批評了商業航天路線 認爲這條路完全是死衚衕，最終只會浪費納稅人的錢 雖然說阿姆斯特朗沒有點名具體公司 但衆人皆知的是 只有一家公司在大力嘗試商業化航天路線 那便是SpaceX 兩年後 在馬斯克接受CBS專訪時 記者直接將這段質疑擺在馬斯克面前 馬 斯克 一度 哽咽 眼眶泛紅 這段採訪發生於2012年3月18日 在採訪中 馬斯克還闡述了他創辦SpaceX的初衷 就是讓人類重拾對太空探索的熱情 爲人們提供一個可以憧憬 可以想象 可以感到興奮和鼓舞的未來 並最終使人類成爲多星球物種 而目前來看 星艦就是實現這一宏大構想的關鍵拼圖 這是星艦三代 是人類目前體量最龐大 推力最恐怖的運載火箭 它通體由不鏽鋼分段焊接而成 總高124.4米 艦體直徑9米 重達5000噸 整體可分爲兩部分 由下方的超重型助推器與上方的二級飛船組合而成 下方的超重型助推器搭載了33臺猛禽V3發動機 起飛總推力高達8240噸 相當於讓一艘阿利伯克級驅逐艦垂直飛昇 上面的二級飛船配備有6臺猛禽V3發動機 分爲3臺大氣內使用的海平面型號 和3臺太空使用的真空型號 總推力1600噸 理論上可將100噸的有效載荷送入近地軌道 整套系統支持全箭回收 能依靠發射塔機械臂完成助推器捕捉複用 以此壓低發射成本 提升發射效率 那星艦的設計都有哪些巧妙之處 它又是如何在不被衆人看好的情況下 一步一步發展到今天的 歡迎來到Chris軍事基地 聚焦各國航天裝備 今天我們來說說 SpaceX Starship 星艦 要想搞清楚 星艦的 研發背景 我們得把時間撥回到本世紀初 早在SpaceX首款火箭 獵鷹一號問世之前 馬斯克就已經萌生了打造超重型運載火箭的想法 想要一舉解決傳統航天領域 長久以來存在的短板 過去幾十年裏 全球主流重型火箭造價高昂 基本都採用一次性發射模式 這種運作模式只適合執行少量高價值的專項任務 根本無法執行大規模近地軌道運輸 更難以滿足動輒需要數百次運輸任務的火星探索計劃 要想實現這些目標 突破現有航天體系的侷限 單純壓榨現有火箭的性能是遠遠不夠的 必須要打造一套全新的發射系統 效仿民航飛機的運作模式 實現火箭重複使用 並依靠高頻發射形成規模效應 以此大幅壓低發射成本 基於這一思路 星艦從立項之初 就不再被定義爲一枚單一的運載火箭 而是一套圍繞高頻 複用 重載 升空 四大核心打造的綜合航天系統 針對這些設計理念 在項目初期 團隊拿出過理想化的火星運輸構想 基於這套初步設想 星艦確立了經典的兩型構級 下方爲超重型助推器 上方就是星艦飛船 外觀上 星艦和傳統火箭有着明顯區別 二級飛船沒有配備一次性整流罩 因爲它本身就是一艘功能完整的航天器 艦體需要同時承擔入軌推進 載荷部署 大氣層再入 着陸制動等多項任務 兩級統一採用液氧加甲烷作爲推進器 全部規劃爲垂直起降模式 選擇甲烷燃料有着充分的工程考量 對比傳統煤油 甲烷燃燒更潔淨 長期重複使用不易產生積碳 對比液氫 它儲存條件更寬鬆 完美適配這款巨型飛行器 從更長遠的角度考慮 火星大氣中的二氧化碳可以就地合成甲烷 能爲未來地外星球燃料補給 長期駐留埋下伏筆 綜合來看 液氧甲烷的組合能夠兼顧地面操作 在軌補給 深空飛行等全場景需求 有了最初的設想後 整套方案歷經一輪輪大刀闊斧的修改 艦體尺寸 發動機數量都被數次推翻重來 在不斷試錯中逐漸向理想情況靠攏 率先落地研發和測試的是星艦二級飛船 它採用不鏽鋼分段堆疊打造 以1.8米高直徑9米的標準環段拼接成型 整體高度50.3米 滿載重量1300噸 在選材上 設計團隊先後嘗試過鋁鋰合金 碳纖維等多種材料 幾經權衡後 最終敲定300系列改良奧氏體鎳鉻合金 其實就是通俗的不鏽鋼 不鏽鋼不僅造價低廉 易於加工 而且耐熱性強 能省去額外噴塗防熱塗層的工序與成本 但僅有不鏽鋼是不夠的 因爲二級飛船完成任務再入大氣層時 速度接近第一宇宙速度 單純依靠不鏽鋼根本無法抵禦上千度的高溫 因此在二級飛船迎風面 安裝了超過18000塊六邊形隔熱瓦 和航天飛機形狀各異 造價高昂的隔熱瓦不同 星艦的隔熱瓦全部採用統一規格 不僅能批量生產 大幅壓縮成本 後期檢修更換也變得十分便捷 那說完了外觀 我們來說說二級飛船的心臟 星艦二級飛船搭載了三臺 具備矢量擺動能力的海平面猛禽發動機 以及外圈三臺固定姿態的真空型猛禽發動機 六臺發動機總推力可達1250噸 在此之前 SpaceX獵鷹9號使用的是梅林系列煤油發動機 它採用燃氣發生器循環的工作模式 簡單來講 發動機會抽取一小部分燃料提前燃燒 利用產生的燃氣帶動渦輪泵 將海量燃料和氧化劑壓入主燃燒室完成推進 之所以長期沿用這套設計 一方面是因爲它整體結構簡單 造價更低 但這套做完功的廢氣會直接向外排放 燃燒效率存在明顯短板 另一方面 煤油燃燒極易產生積碳 一旦把做功後的廢氣導入主燃燒室 很容易產生管路堵塞 到了新艦項目 由於燃料選擇了不會產生積碳的液氧甲烷 猛禽發動機得以採用了技術難度更高的 全流量分級燃燒循環 整套系統中 所有推進劑都會參與預燃 產生的燃氣驅動渦輪泵後 還會全部送入主燃燒室 進行二次燃燒 全程沒有能量損耗 最終帶來了更強的推力和效率 在有了一個新艦大致的研發思路後 SpaceX工程師選擇分步驗證 逐步將科幻變爲現實 於是 他們先打造了一臺構造十分簡陋的不鏽鋼試驗塔 星蟲 以此開啓最基礎的技術測試 星蟲的設計目標非常純粹 它只搭載一臺猛禽發動機 核心任務就是驗證最關鍵的垂直起降技術 只爲摸清懸停 低空跳躍 落地緩衝這些基礎動作的可靠性 最終 星蟲順利完成20米懸停 150米低空跳躍等多項測試 驗證了垂直起降的可行性 星蟲測試取得成功後 研發團隊順勢推出了全尺寸原型機 SN系列 SN1至SN4四臺原型機並未展開飛行實驗 主要用來驗證艦體結構 注艙承壓 與發動機靜態點火的可靠性 整輪地面測試一路坎坷 四臺原型機先後因各類故障損毀或報廢 走完地面驗證階段 研發團隊終於開始嘗試飛行測試 SN5與SN6就此登場 核心目標是測試低空跳躍能力 業內也形象地稱這類測試爲炸猛跳 這兩臺原型機可以稱之爲星艦飛船的原始形態 就是在完整構型上省去了鼻錐 氣動襟翼等部件 整體呈簡潔的圓柱形 並且只安裝了一臺猛禽發動機 這裏有一個很有趣的細節 這臺發動機並沒有安裝在艦體正中心 而是採用了偏心佈局 因爲在星艦的完整設計中 底部規劃了三臺海平面發動機 單臺發動機只能固定在其中一個點位上 團隊也藉着這個偏心佈局 同步測試發動機矢量姿態控制的效果 最終SN5順利完成150米高度的試飛 並平穩着陸 沒過多久 SN6也復刻了相同的測試流程 兩次低空試飛全部取得成功 證明新艦的基礎飛行 與垂直着陸技術已經足夠成熟 有了SN5 SN6的低空試飛經驗 完整構型的原型機SN8正式登場 它搭載三臺海平面猛禽發動機 配備鼻錐與襟翼 目標直指12.5公里的高空測試 從這一代開始 研發團隊小範圍試裝六邊形隔熱瓦 提前驗證熱防護方案 可惜試飛最後階段 甲烷注箱壓力不足 發動機出現異常 SN8因着陸速度過快撞地爆炸 後續的SN9 SN10 SN11 接連挑戰高空項目 問題也各有不同 SN9着陸時 一臺發動機未點火 導致爆炸 SN10好不容易成功落地 卻因着陸速度偏高 着陸腿鎖止不到位 8分鐘後發生爆炸 SN11則在大霧天氣的着陸階段凌空爆炸 接連失利後 團隊不斷優化着陸點火策略 也持續改進隔熱瓦裝配工藝 直到SN15 順利完成了10公里試飛 並平穩着陸 成爲了首臺全程圓滿通關的完整原型機 到了SN20 新艦完成了全套隔熱瓦系統的鋪設 徹底具備了大氣層高速再入的防護能力 當各項技術全面定型 首臺全系搭載猛禽二代發動機的正式版本 SN24問世 它搭配三臺海平面與三臺真空猛禽發動機 兼顧大氣內起降和太空飛行 那爲了把體型龐大的星艦二級飛船 SN24順利送入太空 SpaceX打造了體量空前的運載裝置 超重型助推器 超重型助推器同樣沿用9米標準環段結構 高71米 自重3675噸 助推器底部一共佈置了33臺猛禽二代發動機 採用中心三臺、中圈十臺、外圈二十臺的三環佈局 整體起飛推力達到了7100噸 助推器在着陸階段單獨配備了小型液氧甲烷貯箱與管路 出於簡化結構、降低故障的考量 外圈二十臺發動機在起飛後不再支持二次點火 姿態控制方面 助推器配備有四片不鏽鋼格柵舵 採用夾角120度的X型佈局 由於助推器返航過程中需要做大攻角姿態調整 將格柵舵佈置成X型 收在艦體兩側 能更好地利用流經艦體的氣流 讓姿態控制效率最大化 這一點和獵鷹9號的十字形格柵舵形成了明顯區分 它的回收方式也極具特色 和獵鷹9號落地式回收不同 新艦兩級都計劃採用塔架捕獲模式 依靠發射塔機械臂夾持火箭的受力點完成捕獲 也就是大家常說的筷子夾火箭 這套設計省去了笨重的着陸支架 減輕艦體重量 還能簡化落地後的轉運 檢修流程 讓火箭回收後直接就近準備下一次發射 整套二級飛船加超重型助推器組合完成後 全艦總高度達到了121.3米 有了完整的組合體 接下來就該測試了 那在開始新艦的下部分內容前 先感謝本期視頻的贊助商 加衛斯康 現在很多人白天靠咖啡硬頂 飯隨便吃兩口 晚上再來一頓火鍋 當時挺爽 但回家一躺下 胃就開始鬧情緒 胸口發熱往上頂 睡也不踏實 很多人第一反應都是吃太多太油了 忍忍就過去了 但其實這是反酸燒心的表現 我熬夜加班剪片的時候 也特別有感受 這種情況別硬扛 瞭解一下1973年上市的老牌子 加衛斯康 多年專注反酸燒心管理 我現在包裏常備的是雙效護胃咀嚼片 和暫時壓制不適的胃藥不太一樣 它能快速中和已經上來的胃酸 還會在胃內容物上端形成類似護胃盾的結構 減少胃酸往上反流 核心成分提取自北歐天然海藻精粹 性質溫和 不干預胃酸正常分泌 也不被人體吸收 最後會自然代謝排出 對胃敏感或者孕婦人群也更友好 一般三分鐘左右開始緩解不適 持續約4小時守護 能明顯減少反流不適 薄荷味咀嚼片不用配水 飯後或睡前都可用 夜間或出差不適 也有獨立條口服液 撕開即用 有需要可以點置頂鏈接 提前備一點 別等胃開始抗議了 纔想起來照顧它 2023年4月20日 人類史上最強運載系統 星艦完整組合體 在德州博卡奇卡點火升空 不料升空後 部分發動機失效 加上尾艙因火災引發爆炸 使火箭徹底失去推力矢量控制 在一二級分離前 火箭就進入了失控翻轉的狀態 最終爆炸解體 有了首飛的教訓 二飛的新艦迎來了脫胎換骨的改進 改用更高效的熱分離模式 還在級間加裝了熱分離環 疏導尾焰 同時把發動機推力矢量控制 從液壓改爲電動 從根源上解決了液壓油泄漏起火的致命隱患 不過，第二次試飛依舊沒能走到最後 兩級飛行器最終均出現故障損毀 後續三飛表現趨於穩定 但依舊沒能完成返航流程 直到四飛，星艦取得重大突破 超重型助推器首次海上降落 二級飛船經過高溫灼燒後也順利濺落 收穫了傳奇耐燒王的稱號 SpaceX團隊也徹底摸清了初代飛船的漏洞 接下來就是具有里程碑意義的五飛了 2024年10月13日 美國中部時間7點25分 星艦第五飛順利點火 起飛後約1分02秒 火箭穿過最大動壓點 也就是整枚火箭在上升過程中 承受空氣阻力最強的階段 五飛在這個階段表現穩定 沒有出現連續發動機失效和姿態失控 起飛後約2分35秒 超重型助推器大部分發動機關機 爲一二級分離做準備 隨後，二級星艦飛船點燃發動機，完成熱分離 而下方的超重型助推器，則開始執行本次試飛最關鍵的動作 返場回收 它立刻調整姿態，調轉航向 同時啓動中圈10臺發動機，進行長達約46秒的返場點火 3分31秒，中圈發動機率先關機 約10秒後，中心3臺發動機也依次停止工作 此時超重型助推器位於95千米的高空 並高速衝入大氣層 在幾分鐘內一路俯衝至2000米高度 在此期間 SpaceX工程人員對助推器和發射塔架進行了數千項檢查 確認火箭與地面設施符合回收標準 指揮人員才正式下達塔架回收指令 起飛6分29秒後 助推器在低空再次點燃中心與中圈發動機 開啓減速着陸流程 此時發射塔架也近在眼前 在距離地面1000米以內時 中圈發動機關停 僅靠中心三臺發動機穩住姿態 持續減速 並逐漸飛向發射塔架的筷子之間 在起飛後6分55秒 助推器緩緩懸停於機械臂之間 發射塔機械臂同步收緊 穩穩將艦體夾住 此次試飛實現了超重型助推器史無前例的回收 曾經看似科幻的筷子夾火箭 就此變爲現實 雖然星艦的五飛已經實現了不少里程碑的突破 但是初代新艦的設計 本質上是爲了驗證從零到一的可行性 因此 它的貨艙實際可用運力 僅有約15噸 遠遠達不到最初的目標 於是 從第六飛結束後 二代新艦飛船正式登場 搭配初代超重型助推器 開啓了新一輪迭代 二代星艦飛船在結構上做了不少關鍵優化 艦體加高了一個標準環段 同時縮短了載荷艙長度 把更多空間讓給燃料艙 讓推進劑裝載量直接提升了25% 理論推力也從15噸躍升至35噸 針對初代飛船再入時的灼燒問題 它的前襟翼也做了調整 尺寸更小 安裝位置更靠前 也更靠近背風側 降低氣動加熱對關鍵結構的損傷 第七飛作爲二代新艦的首次試飛 超重型助推器順利完成 筷子夾火箭的塔架回收 可全新設計的二級飛船 卻因飛行共振造成燃料泄漏 尾部起火 最終在空中解體 後續多輪試飛依舊坎坷 團隊在一次次故障中不斷排查 優化設計 直到第十飛 二代新艦迎來重大突破 順利完成載荷艙開合 模擬衛星部署 發動機在軌重啓等多項實驗 實現了軌道飛行與濺落 第十一飛成爲了二代新艦的收官絕唱 飛船升級了隔熱密封相關設計 二級飛船順利入軌並完成海上濺落 在二代新艦積累的技術基礎上 全新的第三代新艦重磅登場 相比前兩代產品 它在尺寸、動力、氣動佈局上都做了肉眼可見的改動 綜合性能實現跨越式提升 整枚火箭總高度達到124.4米 其中超重型一級助推器加長到72.3米 燃料裝載量從3250噸提升到3650噸 上方的二級飛船高52.1米 燃料裝載量也增加到1600噸 動力系統是本次升級的重中之重 兩級箭體全部換上了全新的猛禽V3發動機 一級助推器搭載33臺 整體起飛推力達到8240噸 新款猛禽V3發動機 運用了金屬3D打印技術 每臺發動機重量減輕約一噸 把原本外露的燃料管路 各種線路 全部整合進發動機外殼裏 並且在外表噴塗了防熱塗層 直接去除了一級底部的發動機保護艙 讓發動機直接外露 有效減輕了整枚火箭的重量 團隊還加粗了連接上方甲烷燃料箱 與發動機的輸送管道 管徑尺寸和獵鷹9號的燃料管相當 這樣一來 既能保障33臺發動機同時順暢點火 這條粗管道還能在火箭返航時 兼任着陸階段的甲烷燃料箱 靠着一系列大幅升級 三代新艦的近地軌道運載能力 直接從二代的35噸 漲到了100噸 之前用於阻擋二級尾焰的熱分離環 也被徹底取消 分離結構直接整合到一級頂端 同時加裝耐熱加固板材 氣動外形的變化一眼就能看出來 從初代的四片X型佈局的山格舵 改成三片 呈90度排列的樣式 之所以砍掉其中一片 是因爲被封位置的舵片幾乎起不到作用 屬於多餘設計 新款單片舵面面積還增大了50% 但得益於新材料和新工藝 重量和原先幾乎維持不變 除此以外 二級飛船也進行了針對性升級 它優化了姿態控制裝置 在尾部襟翼位置增加了多組小噴口 方便在太空靈活調整飛行方向 飛船背側還加裝了四組對接接口 爲日後太空對接 在軌加註燃料做好了硬件準備 2026年5月22日 全新的星箭組合體發射升空 開啓了系列第12次試飛 這也是三代星箭的全球首飛 火箭升空沒多久 一級就有一臺發動機提前停機 好在發動機數量多 動力儲備充足 飛行沒有受到明顯影響 起飛2分22秒 一級關閉27臺發動機 只留下5臺繼續運行 隨後 二級6臺發動機同步點火 藉助推力差 完成一二級快速分離 分離之後 一級助推器調轉方向 準備返航減速 按計劃需要啓動全部發動機 可多臺引擎接連出現故障 同一時間最多隻有23臺正常工作 隨後陸續熄火 到了20公里高空時 山格舵成功穩住了艦體姿態 但最後落地階段 僅有一臺發動機成功點火 助推器最終高速墜入海中解體 二級飛船同樣遭遇了動力問題 分離後不久 一臺太空專用發動機出現故障 剩餘發動機只能延長工作時間 補上推力的損失 不過好在飛船順利進入預定飛行軌道 隨後打開貨艙 成功釋放22顆星鏈模擬衛星 其中兩顆衛星搭載了拍攝設備 實時傳回隔熱瓦的狀態畫面 隨後 大氣層再入過程中 隔熱瓦表現穩定 最終 二級飛船在預定海域實現濺落 走完了試飛的全部流程 至此 三代星艦首飛告一段落 測試驗證了新技術 也暴露了待優化的問題 目前， V4版星艦已經進入研發狀態 升級幅度十分可觀 二級飛船推進器裝載量達到2300噸 額外加裝三臺真空猛星發動機後 總推力暴漲至2700噸 綜合性能大幅超越現役型號 另外 還有爲阿爾特米斯計劃打造的登月版星艦 高度爲55米 不僅能運送兩名宇航員登陸月球 單次還可向月面輸送100噸物資 除此以外， 還有油庫版星艦 可完成在軌燃料補給 在更遠的未來， 登陸火星也是星艦的終極目標之一 它將依靠在軌加註 火星就地製備燃料等方案 實現地火往返飛行 一系列構想與升級仍在推進 至於星艦的未來究竟會怎麼樣 只有時間能給出答案 那以上就是本期視頻的全部內容了 喜歡的話別忘了多多三連 想看什麼 我們評論區見