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马斯克的探月星舰,使用了29台猛禽发动机,意义何在?

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军机图 2021-09-17 14:51

Starship运载火箭的组装,大概是8月份最重磅的航天工程新闻。对于“星舰”,空间探索公司寄予厚望,不仅打算使用该火箭实现美国人重返月球的野望,更计划用它实现人类登陆火星的梦想。

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很明显,如果打算将大型航天器投送到月球甚至是火星轨道,用来发射航天器的运载火箭推力不足就无法完成任务,因此运载火箭肯定不能“小”。

加工足够大体积的运载火箭来容纳突破第一宇宙速度时加速消耗的燃料、以及在长距离飞行时消耗的燃料不是什么难事,但如何实现火箭推力上的提升却不是容易事,理所当然,主要有两个途径:

在火箭发动机数量一定的条件下,改用推力更大的发动机;

在火箭发动机推力一定的条件下,增加发动机的数量。

应该说,研制推力更大的火箭发动机是更容易简化整体设计的方案,在Starship之前推力最大的运载火箭“土星”5号,第一级即采用了5台单台推力达到6700千牛的F-1火箭发动机。

但超大推力火箭发动机的生产难度极高,采用少量超大推力火箭发动机不但会显著增加成本,而且会因加工难度提升导致技术风险提升,因此不是非常理想的技术途径。

而增加发动机数量,则会导致整套系统复杂化、对系统设计的要求提升。但由于能够直接采用技术成熟的发动机,因此节约了设计成本并降低了风险,同时也能够快速批量生产。

空间探索公司是一家民营航天公司,虽然具有利润高昂的各类发射订单、并有来自NASA的强大技术支持,但也不可避免会要求尽量降低产品风险并挖掘成熟产品的利润空间,因此选择串联29台“猛禽”发动机是较为合理的选择。

由SpaceX内部开发的猛禽发动机由液氧和低温液态甲烷提供动力。每个发动机的推力是SpaceX早期的猎鹰重型和猎鹰9号运载火箭上的梅林发动机的两倍多。

航空领域,除了尖端的操控软件、飞行模块,根基还是在于火箭发动机,如果没有推力巨大的火箭发动机,就很难把飞船送得更远,更不要提重复利用的火箭。这就像是战略轰炸机和大型运输机一样,譬如B-52H战略轰炸机用了8台发动机,所以实现了更远距离的航程。全球最大的运输机安-225也要比安-124多两台发动机。

大,当然意味着会有更多的成本,但是大能够带来更大的动力,更大的载荷,所以在武器装备发展领域,很多武器都讲究大。譬如航母、两栖攻击舰、战略轰炸机、弹道导弹核潜艇等等。因为体积足够大,才能带更多的武器,有更多的改进空间,有更强的作战能力。虽然美国在下一代隐身战略轰炸机B-21的机身上采取了比B-2更小的设计。那是因为B-52H战略轰炸机还要服役三四十年,B-21不用为了携带更多武器弹药而妥协,而是充当踹门的角色,第一时间配合隐身战斗机、无人机干掉地方的防空雷达继而为B-52H开路。

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