筷子夹火箭:马斯克创新火箭回收技术已遥遥领先中国!?

学术   2024-10-14 22:22   北京  

    今天,马斯克的SpaceX公司又一次震撼了世界,成功展示了他们独特的“筷子夹住”式火箭回收技术。

    这种回收方式让中国网友调侃其为用“筷子”夹回火箭,而背后却是美国SpaceX公司精密的工程创新。这项技术的意义在于实现火箭快速复用,降低成本,加速太空探索的步伐。

    为什么要用这种“筷子”结构?首先,SpaceX的目标是实现整个Starship飞船系统(包括上级Starship和Super Heavy助推器)的完全重复使用。传统的回收方法,如将火箭降落在无人船或地面平台上,虽然已经成功用于Falcon 9系列,但为了进一步提升效率,SpaceX希望在发射塔上“捕捉”回落的助推器。这种设计允许火箭直接在发射地点着陆,从而省去额外的运输和重新装配步骤。

    这套“筷子”系统的工作原理非常精妙。火箭助推器在完成任务后返回,并减速悬停在发射塔附近。发射塔上的两根大型机械臂(被戏称为“筷子”)将助推器夹住,稳固地固定在塔上。这些机械臂不仅承受了助推器的重量,还必须与火箭保持完美同步,以避免对结构产生损害。如此复杂的操作体现了自动化控制系统的高超水平

    那么问题来了,斯克的“筷子夹火箭术与华为2万多块钱的三折屏手机”技术谁更厉害一些呢?

言归正传,马斯克这种回收方式的优势显而易见:
  1. 加快发射频率:传统火箭回收需要清理、检修和运输,而发射塔捕捉系统能让助推器几乎“即插即用”。这意味着未来可能每天都能实现多次发射,进一步降低探索太空的成本。

  2. 节省燃料:相比在海上回收,这种方式减少了助推器在回程中调整位置的燃料消耗。

  3. 提升安全性:把火箭直接送回发射场减少了在运输过程中的风险,提高了设备的维护和操控效率。

    当然,这项技术也面临挑战。控制机械臂在高速状态下精确捕捉火箭需要高度的协调,任何误差都会导致严重后果。而且,如果火箭回收在未来多次使用中展现可靠性,才能证明这一系统的真正价值。目前,这只是Starship开发计划的一部分,而这艘飞船的更长远目标是参与NASA的Artemis计划,并最终用于人类的星际移民。

    从工程角度来看,SpaceX的这一“筷子”式火箭回收象征着航天技术的新突破。它不仅降低了进入太空的门槛,还展示了一个关键理念——在太空探索的路上,没有什么是不能优化的。对于其他国家和企业来说,这一技术的出现无疑是一种启示:创新不止步于传统的框架,哪怕是“筷子”也能发挥奇迹。

    NASA的Artemis计划和中国的载人登月航天计划其实是阳谋一般存在的对抗性质的太空殖民计划,代表着美中两国在未来十年内的月球探索目标和技术路线。

    NASA的Artemis计划旨在建立一套可持续的登月和探索框架。其目标不仅是重返月球,而且是让人类在月球表面进行长期驻留,甚至为未来的火星任务铺路。Artemis计划的关键步骤包括:

  1. Artemis I:无人绕月测试,验证SLS火箭和猎户座飞船的性能。

  2. Artemis II:首次将宇航员送入绕月轨道。

  3. Artemis III:计划在2025年将宇航员送至月球南极,这是本计划的重心,因为该区域可能有水冰,为未来的资源利用提供可能。

    与NASA相似,中国的载人登月计划正在以“探月工程”系列任务为核心推进,目标是在本世纪30年代实现载人登月。中国的关键行动包括:

  1. 嫦娥六号:2024年计划从月球远端采集样本,探索月球深层物质。

  2. 嫦娥七号:将探测月球南极资源,重点是寻找水冰,这与NASA的Artemis III有异曲同工之妙。

  3. 嫦娥八号及国际月球科研站(ILRS):预计2027年发射,并计划测试原位资源利用(如从月壤中提取氧气),为建立长期的月球基地奠定技术基础。

    美国的Artemis与中国的载人登月计划对比分析后会发现,Artemis和中国的登月计划都是围绕可持续的月球存在展开,但侧重点略有不同:NASA更注重火星探索的前期准备,而中国则专注于月球资源利用和基础设施建设

  • 技术路线:NASA倾向于采用猎户座飞船和SLS重型火箭的传统路线,而中国则通过一系列无人任务稳步推进登月技术,并计划使用长征新一代火箭实现载人登月。

  • 重点区域:两者都聚焦于月球南极区域,因为该区域的水冰可能为未来的科研和资源利用提供战略价值。

  • 合作与独立性:Artemis计划依赖国际合作,如与欧洲航天局和SpaceX合作发展登月能力。而中国的计划相对独立,并计划与俄罗斯等国共建ILRS。


    这两大计划将在未来十年内推动两个超级大国在太空探索方向的发展,并将带动新的技术创新和太空技术方向的竞争。

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