【这才是真正的星舰发布会,马斯克带你现场“泄密”】昨晚看了“每日宇航员”栏目在星舰基地对SpaceX的最新采访,截图字幕由“环球新知”翻译。很意外,本以为是一场流水账式的公关媒体采访,结果是一场无保留、无NG、无剪辑的星舰设计大揭秘,马老板向嘉宾透露了大量的技术细节,主要是关于星舰的设计思路,迭代过程,以及未来改进方向。我简单总结如下(只是一部分而已):
1.总的来讲,现在的设计目标是“一切为了入轨”(图1),所以很多设计仍未最终定型,还有不断修改和升级的空间。比如现在所使用的栅格舵,仍在使用他更多的是因为通过猎鹰9,SpaceX的团队更熟悉其特性,同时栅格舵在亚音速、超音速、高超音速阶段的驱动力矩(电机驱动)相差不大,更稳定可靠,便于调整气动中心。但是可能星舰一子级(超重)并不需要4个栅格舵,或许后续会减少到3个乃至2个。当然也可能更换为新格伦式的平直翼,这都取决于后续的试飞。
2.没有亚轨道试飞了!重复一遍,没有亚轨道试飞了!下一次发射必定是入轨发射(图2),马斯克重申SpaceX已经收集了足够多的亚轨道阶段数据,再飞一次完全没有必要了。星舰的起飞推重比较高,之前已经说过了,要到1.4-1.5左右,这样设计是为了尽量减少重力损失,但是马老板的解释角度是,既然火箭自身已经完全复用了,那么推进剂就是唯一消耗品,提高推重比就可以减少推进剂的无谓消耗,进一步降低发射成本(每吨入轨载荷成本)。
3.早期设计中,星舰采用了类似猎鹰9的独立气瓶供气的RCS系统(图3),最早的原型机Starhopper上甚至直接移植了一套猎鹰9的RCS系统。但是后来设计团队发现完全没必要,因为巨大贮箱内本身就有大量需要排出的气体(也就是气枕),推进剂消耗后,由于采用自生增压设计,会有大量气体生成,重新灌入贮箱,填充推进剂被抽走后的空间后还有富裕,这部分气体完全可以用来充当RCS的气源,你需要的只是一个阀门,设计极其简单可靠。
4.以前的热RCS系统已经被作废了,马老板认为这是明显的“过设计”(过度设计,图4),所谓热RCS就是一套挤压循环的甲烷小发动机,它采用主贮箱或者头部贮箱的分流推进剂,这种RCS的效率很高,比冲在300s以上,而航天飞机和卫星常用的常温(有毒)RCS一般比冲在200s左右,但星舰上马老板认为只需要比冲仅100s左右(甚至更低)的气枕RCS,因为不需要那么高的效率和推力。
5.原有的设计是像阿波罗飞船一样,搞一个多向喷嘴(玩过坎巴拉的应该都装过这玩意),这是一套独立系统,需要额外的贮箱、加注泄放口、管路、阀门,但马老板说经过设计后发现完全没必要,我们只需要在贮箱壁装一个阀门,需要工作时候打开阀门,喷出一些贮箱里的余气(气枕),这就够了,这极端简化,也极端可靠。
6.其实气枕RCS并不是全新发明,ULA的ACES上面级就有这种设计,利用长期在轨过程中贮箱内液氢自然蒸发成气氢的多余气体来充当姿控动力源(RCS)。只不过ULA进度太慢,可能要被星舰抢先实现了。采访时Tim博主还问到了星舰二级长期在轨时气体的来源,马老板的回答与之类似(图6),长期在轨过程中贮箱因为只需要维持到内外壁一个大气压差的状态,因此需要泄放很多气体,这些气体都可以用于RCS。
7.有关于B7的设计改进,超重的项目主管亲自解答了这部分(图7),B7做了很多简化,最大的表现在设计了两个贮箱侧翼(图8),替代了B4上发动机舱部分外挂的大量附件。这是一个一举两得的设计,他将原来B4挂在外壁的大量气瓶和附件包裹在内,充当整流罩。另一方面是气动上的一个重大改进,原来网友普遍认为(包括我)这玩意是为了减小箭体在上升阶段的阻力(减少多余物,降低迎风面积)。但设计人员的解释完全不同,其目的在于改进回收阶段一子级(超重)的飞行迎角,从而换取更多的飞行阻力和升力。两个侧翼朝下相隔120°布置,这样在下降过程中会收束更多原本流过贮箱的气流,从而产生额外的升力,将一子级尾部抬升起来,从而增大迎角,使回收弹道更加平缓,将更多的速度消耗在大气中,而不是交给最终反推来抵消。在原有设计中,由于尾部有33台猛禽,重量很大,返回过程会近似垂直姿态下落,这两个侧翼就是为了改善这个的。
8.有关星舰二子级的隔热瓦,为啥会预留缝隙而不是紧密或者是交叠排布,马老板解释说这是伸缩缝,再入时隔热瓦会受热膨胀,填平缝隙(图9)。而且再入时候的灼热气体更多的会绕过迎风面,而不是侵入缝隙。这种伸缩缝设计在航天飞机上就有,但问题是航天飞机外形不规整,所以预留伸缩缝的尺寸各部分都不一样,需要非常细致的粘贴和维护,而星舰迎风面外形非常统一,伸缩缝相对统一。
9.有关二子级再入的过程,和航天飞机类似,这个不意外。(图10)核心还是控制迎风面的热流峰值,这也和航天飞机的再入策略类似。延长在低密度高层大气的滑行段,把动能更平缓的耗散在大气中,这也和航天飞机类似。
10.星舰S24上的那些小窗是温度传感器或者天线,马老板也不确定(图11)。
11.图12,后来又谈了半天星舰二子级的前后翼面,马老板称现在的方案只是过渡,以后肯定还要改改改。而且他很讨厌前翼面,甚至想干掉他,毕竟航天飞机就没有这玩意。
12.有关星舰的舱门,马老板领着Tim去看了S24的舱门,确实如我微博之前爆料,就是一种弹舱退弹式的结构,视频里称从餐盘码垛机里得到了灵感。目前设计采用电机驱动,可靠性还不好说,因为里面的星链卫星是在重力环境下装载,并在失重条件下释放。现在这种小舱门便于控制罩内气压,类似航天飞机的铰链式大开门还要等以后再说。
13.马斯克唯一一个拒绝回答的问题,星舰首飞是否要搭载星链2.0版本,马斯克没有回应,只是漫长的沉默,之后Tim识趣的转向了其他问题。因为星链不同于星舰,SpaceX对星链的保密层级很高,尤其是2.0。同时Tim提议能否看下S24的整流罩内部,马斯克先看了一眼,然后婉拒了拍摄要求,我的猜测,星链2.0的试验星可能就在里面,所以不便拍摄。
我这些只是这次采访的冰山一角,其信息量之大,介绍程度之深,远超之前了无新意的发布会,可以说这才是真的发布会。同时也可以见到,星舰的各种设计,马老板都在不断的和团队讨论和修改,采访中随访的其他项目主管常说的一句话是“你的问题也是我们经常讨论的”,可见其本人对星舰的设计介入的确很深,采访90%的问题都是由其本人回答。
后续我看精力,可能就其中几个点再分析一下,而且十分期待后续的对发射台和猛禽部分的采访。#航天爱好者网[超话]# #spacex# #NASA[超话]#
