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馬斯克詳解星際飛船如何返航

2019-10-20 22:07網易科技 / 小小

9月27日消息,據外媒報道,美國太空公司SpaceX很快就會對其首批兩艘全尺寸星際飛船(Starship)原型進行一系列越來越具有挑戰性的試飛,最終將搭載超重運載火箭(Super Heavy)實現首次軌道發射嘗試。

▲SpaceX的星際飛船最終需要以軌道速度返回大氣層,這對大型航天器來說是極其困難的挑戰

在過去幾天中,SpaceX首席執行官埃隆·馬斯克(Elon Musk)通過Twitter,回答了粉絲許多關于星際飛船如何從軌道返回大氣層并著陸的問題。迄今為止,航天器重返大氣層是其需要經歷的最危險時期,毫無疑問也是SpaceX必須解決的、最具有挑戰性的工程問題。

▲在這張官方渲染圖中,星際飛船在重新進入地球大氣層時因溫度急劇升高而發光

最近有照片顯示,SpaceX的技術人員正將特斯拉Model S和Model X的電池組連接到星際飛船原型Mk1的子組件上,該組件最終將安裝在Mk1的鼻端,提供最高400千瓦時的儲電能力。這些電力需求與Mk1的重返大氣層和著陸方法直接相關,最近馬斯克提及到了這一點。

馬斯克在Twitter中稱:“星際飛船Mk1上安裝了許多強大的電機和電池。當整個鰭翼在運動時,所需的電量是非常龐大的。更多關于這方面的信息,請關注9月28日的更新。”

如上所述,大約400千瓦時的電池需要為驅動星際飛船巨大控制表面的電機提供動力,包括支持兩個巨大的尾翼和兩個鰭翼(或稱前置副翼)。馬斯克解釋稱,星際飛船進入大氣層和著陸時的“穩定性是由尾翼和鰭翼的快速運動控制的”,這意味著飛船將需要不斷調整控制表面,以保持穩定的飛行。

▲這張官方發布的圖片涵蓋了星際飛船奇特的飛行和著陸方法

到目前為止,SpaceX面臨的最大挑戰是確保星際飛船能夠在以軌道速度重返大氣層時幸存下來,而且幾乎沒有磨損,這是保持其成本效益的必要條件。在低地軌道,星際飛船將在進入大氣層時以不低于7.8公里/秒的速度飛行。簡而言之,從軌道速度到著陸地球的減速過程,包括將絕大部分動能轉化為熱能。正如馬斯克所指出的那樣,這種情況是難以避免的,但在人們希望以多快的速度將動能轉化為熱能方面,有些靈活方案可選。

飛船到達地球的最快路徑就是直接潛入大氣層,但這會大幅增加航天器表面的峰值熱負荷,以至于飛船表面需要極端奇異的熱防護和熱保護系統。SpaceX希望找到適合星際飛船的再入大氣層方案,即利用其氣動控制表面和機身產生升力,在15分鐘以上的時間里,飛船緩慢而小心地將自己降落到地球大氣層中。

馬斯克指出,這極大地降低了峰值熱負荷,同時也增加了星際飛船需要消耗的總能量,這有點兒像在烤箱中以300度高溫烹飪食物30分鐘,而不是在600度高溫下烹飪10分鐘。

編輯:優易

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