马斯克详解星舰未来:Block 3升级细节与十年火星殖民宏图揭秘

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(《澳纽网》综合编译报道)SpaceX首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)近日在其位于得克萨斯州的“星际工厂”(Starfactory)内向员工发表讲话,详细阐述了星舰(Starship)计划的未来硬件发展、可重复使用性,并首次披露了SpaceX在未来十年内殖民火星的雄心勃勃的四阶段计划。

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下一代星舰Block 3:设计大改 性能跃升

马斯克透露,下一代星舰,即Block 3型,预计将从星舰编号SN39开始建造,目前部分组件已在星际工厂内施工。Block 3型星舰在高度上将与Block 2型保持一致,但在设计和性能上将有显著提升。

  • 星舰(Ship)升级: Block 3型星舰将致力于永久性解决当前Block 2型面临的所有问题。发动机将从猛禽二代(Raptor 2)升级为猛禽三代(Raptor 3),这将使星舰的可重复使用运载能力增加40吨,达到约100吨以上。初期仍将配备6台发动机(3台真空版,3台海平面版),但未来计划增至9台发动机(整个星舰加超重型助推器总计42台发动机),届时可重复使用运载能力有望达到200吨。此外,星舰将配备用于在轨加注燃料的对接系统,初步设计采用已在联盟号飞船和阿波罗登月舱上验证过的探头锥管对接方案。货运版星舰的有效载荷舱门设计将类似航天飞机的双开门结构。其隔热罩设计仍在持续改进中,目前计划地球和火星任务将使用相同的隔热罩。

  • 超重型助推器(Super Heavy Booster)升级: Block 3型助推器将进行大规模革新。其高度略有增加,主要源于全新的集成式热分离级前置穹顶设计。这种桁架式设计用于支撑上层星舰,类似于历史上的N-1和R-7系列火箭,将不再需要发射前安装独立的热分离环,也避免了热分离环的一次性抛弃。栅格舵将从目前的级间段下移至液态甲烷(LCH4)燃料箱区域,数量从四个减为三个,呈T形布局,并采用了新的外形设计,以确保在滑翔返回和下降过程中所有栅格舵均处于气流中,从而减轻不必要的重量。助推器的液氧(LOX)燃料箱将采用不同的边条设计以获得更好的滑翔返回升力。尾部设计将借鉴猎鹰9号火箭的经验,采用两个助推器快速断开器(分别用于液氧和液态甲烷),取代了目前发射台设计中翻新困难的猛禽发动机快速断开器。由于猛禽三代发动机推力更大,助推器尾部结构将得到加强,并移除隔热罩,改用金属瓦片覆盖尾板以提供热防护。中央发动机的布局也将从对称的120度间隔改为不对称的108、108和140度间隔,以避免单个发动机直接冲击火焰导流槽的顶盖。

  • 猛禽三代发动机(Raptor 3): 作为下一代星舰的动力核心,猛禽三代发动机在早期测试中进展良好,已累计进行了约300次测试,总点火时长达16000秒。该发动机旨在解决目前猛禽二代存在的诸多问题。其真空版也在积极研发中,一旦星舰进入Block 3时代,所有动力将全部由猛禽三代提供。由于取消了大量原猛禽二代所需的隔热罩,星舰和助推器的尾部都将显著减重,仅推力矢量控制(TVC)执行器和万向节支架等关键部件似乎仍保留隔热罩。

  • 生产设施扩展: SpaceX正对其生产设施进行重大升级,位于得州星际基地的“超级厂房”(Gigabay)已规划完毕,将设有两个面向4号高速公路的大门,方便运输。该厂房与星际工厂,以及位于佛罗里达州的同类设施,目标是实现每年生产1000艘星舰的能力。未来,SpaceX还计划进一步加长星舰,总长度可能达到142米,以进一步提升其近地轨道运载能力。

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火星殖民四步走:2026首航 2033建自给自足基地

马斯克在演讲中详细阐述了SpaceX利用下一代星舰前往并殖民火星的宏伟计划,分为四个主要阶段:

  1. 2026年火星发射窗口: SpaceX计划至少发射5艘星舰前往火星,每艘运载约10吨的有效载荷。这些早期任务主要目的是验证星舰抵达火星的能力,收集数据,并为实际载人火星任务积累经验。这些早期尝试的成功完全取决于在轨加注技术能否迅速成熟并投入使用。

  2. 2028-2029年火星发射窗口: 利用前序任务的经验教训,SpaceX计划发射至少20艘星舰,每艘运载能力提升至75吨,向火星运送设备,为后续人员登陆准备着陆区,并验证着陆区的可行性。届时,SpaceX可能已拥有多达5个发射台、2个超级厂房和2个完整的星际工厂投入运营。

  3. 2030-2031年火星发射窗口: SpaceX计划在这一窗口期开始将人类送往火星。目标是发射100艘着陆器,每艘运载150吨物资,包括人员、道路和发射坪建设设备、栖息地建设模块,以及为初步建立的火星殖民地增加电力和存储能力。

  4. 2033年火星发射窗口: 这是SpaceX火星计划中最具野心的一步。计划发射500艘星舰,每艘运载300吨物资,目标是运输所有必要物资,使火星殖民地能够实现自给自足,并在一定程度上独立于地球。这包括利用星链(Starlink)建立全球火星通信系统,建立全球火星旅行和资源开采网络,实现火星资源的就地开采和利用,而非从地球运输。

火星殖民地的首选着陆区预计为阿卡迪亚平原(Arcadia Planitia),该地区地势平坦,非常适合建设永久性设施和开展殖民活动。

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雄心与挑战:人类太空探索新篇章

马斯克承认,这些目标极其宏大,在人类历史上从未有过类似的尝试,部分目标可能会推迟一到两个火星发射窗口。然而,他强调SpaceX将全力以赴实现这一愿景。星舰计划的未来发展无疑将激动人心,预示着人类太空探索可能开启一个全新的篇章。

(《澳纽网》特约记者 Canby 编译报道)

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