Space X星舰运力预测——行星际文明的探路石还是不切实际的空想?

Space X星舰运力预测——行星际文明的探路石还是不切实际的空想?

首页战争策略星际迷踪汉化版更新时间:2024-06-03

2023年4月20日,美国太空探索技术公司Space X在得克萨斯州博卡奇卡基地进行了超重星舰的首次轨道级飞行。星舰点火发射后,一度达到39 km高度,但随后姿态失控,未能完成超重助推器与星舰的分离,最终在墨西哥湾上空自毁爆炸。

星舰是目前全球在研体积最大、推力最强的运载火箭,直径约9米,基础型高120米,按马斯克的计划,后期星舰将加长到60米,届时全箭高度将达到130米。

整个星舰系统由第一级“超级重型”助推器和第二级“星舰飞船”组成。其一级超重助推器直径9米,长70米,干重200-220吨,可加装3400吨推进剂,并联33台猛禽2发动机时最高可产生约7590吨的推力。

二级星舰飞船基础型直径9米,长50米,干重100-120吨,可加装1200吨推进剂,采用3台真空版猛禽2代发动机和3台海平面版猛禽2代发动机,可产生1500吨推力。二级改进型星舰飞船直径9米,长60米,干重100-120吨(马斯克希望能在加长箭体的情况下通过各种减重措施仍能让星舰干重控制在100-120吨左右),可加装1600吨推进剂,采用6台真空版猛禽2代发动机和3台海平面版猛禽2代发动机,可产生2250吨推力。

2023年5月12日,SpaceX公司刚刚完成了第三代猛禽(Raptor V3)发动机的首次测试,测试中Raptor V3最大海平面推力达到269吨,燃烧室压力达到350bar(35兆帕),分别较Raptor V2发动机提高了17%与16.6%。不过在星舰的前几次测试飞行阶段,使用的发动机将仍将以猛禽2代为主。

二代猛禽发动机(Raptor V2)

猛禽系列发动机版本迭代

以下为根据现有已披露资料预测超重助推器与50米版星舰组成的超重星舰1.0版本的运力,此运力基本和Space X官网给出的运力一致。

超重星舰1.0版本的运力预测(50米星舰3 3发动机版)

Space X官网公布的星舰运力

在星舰升级到60米后,超重助推器与60米版本星舰组成的超重星舰2.0版本的运力将会有较大幅度的提升,特别是全回收模式5下的运力提升尤为明显。

超重星舰2.0版本的运力预测(60米星舰6 3发动机版)

但即便是超重星舰2.0版本在全回收模式下,也仅具备执行近地轨道LEO发射任务的能力。可执行的典型任务就是发射单重1.25吨的星链2.0版卫星。按运力计算,在完全回收模式5下超重星舰1.0版本单次可发射80颗星链2.0版卫星,超重星舰2.0版本单次可发射120颗星链2.0版卫星。

如果使用星舰执行高轨发射任务的话,就需要加装上面级火箭来配合发射。或者是马斯克提出了更疯狂和激进的方式——在轨燃料加注。

在轨燃料加注的流程是先向近地轨道发射一艘经过改装过星舰充当燃料储罐,然后连续发射10艘加油版可回收星舰,每次可以为燃料储罐补加160吨甲烷或者液氧。待燃料储罐加满后,即可发射执行任务的的星舰,执行任务的星舰在近地轨道与燃料储罐对接后一次性完成最多1600吨燃料的补加(燃料补加多少根据任务需求选择),然后开始执行任务。

需要星舰在轨燃料加注才能完成的典型任务就是登陆月球和登陆火星。以下就是不同在轨加注量下星舰登陆月球和登陆火星的运载能力的预测。

超重星舰2.0版本执行登月任务时不同在轨加油量下的运力预测(60米星舰6 3发动机版)

超重星舰2.0版本执行登火任务时不同在轨加油量下的运力预测(60米星舰6 3发动机版)

以上数据均为摘录的已公开数据或通过已公开数据进行的推算,推算值可能与真实值存在10%左右的误差,计算得出的数据仅用来描述火箭的大体运力区间,星舰的的真实运力还得火箭正式服役后才能得出准确的数据。

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