¿Qué tipo de inspiración puede darnos el "Starship" que Musk hizo estallar en su primer vuelo?

Space Exploration Technologies Corporation publicó una imagen conceptual de la "Starship" corriendo hacia la atmósfera marciana en septiembre de 2019.

¿El lanzamiento fue exitoso? Pero todavía recuerdo al propio Musk diciendo que la probabilidad de éxito es baja. Entonces, con dudas, a pesar de estar muy endeudado, hice clic en la noticia:

El fracaso del primer vuelo se debió en realidad a que el cohete "explotó" a mitad de camino.

Sin embargo, esto no impidió que mucha gente vitoreara. Incluso el propio Elon Musk estuvo preparado para el fracaso desde el principio, e incluso advirtió repetidamente a todos que las posibilidades de éxito eran bajas. "Mientras no explote en la plataforma de lanzamiento, es un éxito", pero eso es lo que él mismo afirmó.

Sin embargo, lo cierto es que aunque la plataforma de lanzamiento no explotó, el efecto destructivo no fue diferente al de una explosión...

De hecho, los ingenieros de SpaceX y Elon Musk ambos Plenamente conscientes de las deficiencias actuales del programa Starship. Al fin y al cabo, todavía existe una gran incertidumbre sobre si el conjunto de motores de la siguiente etapa, compuesto por hasta 33 motores, podrá encenderse al mismo tiempo que se da la orden de encendido en el despegue. En este punto, hasta la tercera prueba de encendido estático en tierra el 10 de febrero de este año, todavía existían problemas graves (dos motores no se encendieron). Además, problemas similares se agravaron durante la primera misión de tiro que fracasó el día 20.

Solo 60 segundos después del encendido, hasta 5 motores se pararon y 6 motores más se pararon más tarde...

Sin embargo, después de todo, se trata de un "fallo universal del motor" sin precedentes. en la historia de la humanidad. Participar en la ingeniería aeroespacial.

Desde el inicio de "Starship", SpaceX lo ha transmitido de forma casi transparente, mostrando al público todos los detalles que se pueden revelar, y atrayendo así a cientos de millones de fans de todo el mundo para "convocar" él. . Ahora que el apetito de los fanáticos ha sido capturado hasta este punto, el lanzamiento se ha convertido en una "necesidad rigurosa" para Musk e incluso para Space Exploration Technology Company.

Incluso si hay un espectáculo de fuegos artificiales valorado en 3.000 millones de dólares, ¿todavía tienes que jugar?

Es razonable, por supuesto, que se apoye un proyecto de este tipo. Pero ¿cuál es la verdad detrás de esta "racha de bombardeos"? Esta es una escena casi tan absurda como la de "mi colega se fue y yo también" en los últimos años.

En cuanto a los detalles del proceso y el fracaso del primer vuelo de la nave espacial, en los últimos dos días se han distribuido varias cuentas oficiales de WeChat en toda la red de Jane, por lo que no entraré en detalles aquí.

"Te dije que no era tan fácil".

Así que hoy, tres días después de la "gran noticia", tengo que hablar sobre el proyecto "Starship" en el petición de algunos lectores.

Por supuesto, muchos medios y cuentas oficiales de WeChat explicaron en detalle los detalles de la primera toma. Así que hablemos de la parte "grande".

¿Cuál es la imagen de "Starship"?

Lo primero que hay que asegurarse es que una "nave estelar" en el sentido estricto es sólo la parte de la nave espacial que tiene una forma única. La "nave estelar" y la sección propulsora subyacente se denominan aquí cohete de nave estelar.

La evolución del programa Starship desde 2016

La siguiente etapa de todo el cohete, lo que SpaceX llama el propulsor "Super Heavy", consta de 33 motores Raptor 2 de oxígeno líquido y metano. Todo el motor está dispuesto en forma de aros interior y exterior, con 20 aros exteriores fijos y 13 aros interiores instalados en la junta universal "Raptor 2", que puede girar en cualquier ángulo, hasta 15 grados.

Por otro lado, la parte superior de la nave está equipada con tres motores Raptor de vacío especialmente diseñados para optimizar el rendimiento del impulso específico de vacío, y tres motores Raptor 2 con la misma configuración que el "Super Heavy". Este último también está montado sobre una junta universal y puede girar hasta 15 grados.

El conjunto del motor trasero "súper pesado", internamente 13, está colocado sobre una junta universal deflectable.

Por el contrario, el motor Merlin, también propiedad de SpaceX para el Falcon 9, tiene sólo un ángulo de giro de 5 grados. El motor RS-25 del transbordador, que puede aterrizar como un avión de ala fija, sólo puede girar 12,5 grados.

Por lo tanto, los dos componentes del cohete Starship pueden, en teoría, utilizar el combustible restante para maniobrar miles de kilómetros en la atmósfera después de completar la misión de lanzamiento, regresar al lugar de lanzamiento o elegir otro lugar adecuado para aterrizar.

En el tema del aterrizaje vertical, supone una importante ventaja respecto a Falcon 9 y Falcon Heavy. Esto significa que la nave espacial puede elegir su lugar de aterrizaje con relativa facilidad.

En términos de sistema de energía, tanto Raptor 2 como Vacuum Raptor, que tienen buenos datos de empuje/impulso específico, tienen dos ventajas principales:

Primero, aunque el costo del combustible de metano es ligeramente superior al queroseno especial: este último sólo puede producirse mediante el proceso de licuefacción del carbón, como en China, si no existen yacimientos petrolíferos de altísima calidad, como en la Unión Soviética, de modo que los ingredientes puedan controlarse con precisión (ver quién se atreve a utilizarlo "). Quema de carbón para cohetes "como una broma) ——Pero no es fácil coquear y la probabilidad de accidentes es menor.

En segundo lugar, dado que los motores de la serie Raptor utilizan metano con una temperatura líquida de -161,5 °C como combustible, la temperatura de almacenamiento del oxígeno líquido oxidante es de -183 °C. La diferencia de temperatura entre ellos es mayor que. la del hidrógeno líquido (-252,8 ℃) y el oxígeno líquido son mucho más pequeñas, y las medidas de aislamiento para el tanque de combustible oxidante de baja temperatura también son relativamente simples.

Los fanáticos hicieron comparaciones lado a lado del cohete Starship y el Saturn V, que alguna vez fue el cohete más grande de los Estados Unidos.

Además, el acero inoxidable estándar estadounidense 304 utilizado en los cohetes Starship, que es el material de acero inoxidable de "calidad alimentaria" comúnmente utilizado en termos y ollas de cocina de acero inoxidable, es en realidad un material metálico muy barato. Durante este período el precio de mercado es de sólo 3.800 yuanes por tonelada, equivalente a 3,8 yuanes por kilogramo. Sin embargo, la japonesa Toray todavía encarga grandes cantidades de fibra de carbono de calidad aeronáutica, como la famosa T800HB, alcanzando los 2.000 yuanes por kilogramo.

La superposición de lo anterior significa que la esencia del programa Starship es explorar cómo utilizar materiales y procesos por debajo de las especificaciones tradicionales de "grado aeroespacial" para construir una nave espacial muy grande al menor costo posible. al mismo tiempo, haciendo que este equipo sea al menos tan reutilizable como el Falcon 9.

Empezar a utilizar materiales convencionales significa que los costes empiezan a volverse "normales"

El objetivo final es que Starship y Super Heavy puedan volar tras cada aterrizaje tras completar una misión. se puede probar brevemente y regresar a la plataforma de lanzamiento nuevamente en meses o incluso semanas, instalarlo y repostar combustible para la próxima misión.

El amanecer de una nueva era aeroespacial

Aunque el coste y la demanda se han tenido en cuenta al máximo, debido a su gran tamaño, incluso si el cohete Starship se lanza con éxito y alcanza plenamente los objetivos inicialmente fijados. Aún existen algunas limitaciones insuperables.

"Super Heavy" requiere probar la estructura y probar los motores uno por uno. Starship debe inspeccionar y reparar las losas aislantes. Como plataforma de lanzamiento espacial superpesada con una masa de despegue de 5.000 toneladas, está destinada a no poder utilizarse para la siguiente misión inmediatamente después de completar una misión de vuelo como un avión civil, simplemente con pruebas y reabastecimiento de combustible. Esto requiere una plataforma con otra forma de pensar, como el proyecto Yunteng impulsado por China Aerospace Science and Industry Corporation, que adopta el modelo de una nave espacial suborbital de potencia combinada en órbita.

La esencia de un cohete nave espacial es ampliar el tamaño del cohete e intentar acercarse lo más posible al límite de la tecnología actual. Al mismo tiempo, reducir los altos estándares del programa espacial original y probar el margen de su "límite inferior" aceptable...

Una vez exitosa, nacerá una verdadera plataforma de lanzamiento espacial, que puede realizar Al igual que el vuelo de un avión de pasajeros, las misiones espaciales pueden despegar directamente desde el aeropuerto. Sin embargo, un sistema de aeronave aeroespacial de este tipo no puede ser mucho más grande que los aviones existentes en escala. Las características del despegue horizontal y los bajos requisitos de mantenimiento también determinan que su relación de carga útil no se pueda comparar con la de las grandes naves espaciales.

La nave espacial de 5.000 toneladas afirma tener una capacidad de carga máxima en órbita terrestre baja de 300 toneladas y una relación de carga útil de 6 en modo de retorno, la masa de carga máxima en órbita terrestre baja es de 150 toneladas y la carga útil; la proporción es 3. El resultado final del proyecto Yunteng es que es básicamente imposible que la masa total supere las 300 toneladas y la carga útil no supere las 1,7, es decir, no supere las 5 toneladas.

En esta etapa, las dos rutas principales para las futuras naves espaciales han comenzado a tomar forma. El cohete Starship falló sólo una vez, pero aún así inspiró a innumerables personas a realizar sus primeros vuelos.

El proyecto Yunteng realizó con éxito su primer vuelo el 26 de agosto del año pasado.

Según un informe de CCTV del 26 de agosto de 2022, este vehículo de lanzamiento suborbital de tipo elevador desarrollado por la Academia China de Tecnología de Vehículos de Lanzamiento despegó verticalmente en el Centro de Lanzamiento de Satélites de Jiuquan ese día y se completó de acuerdo con Según los procedimientos establecidos, el vuelo suborbital aterrizó suave y horizontalmente en el aeropuerto de Alxa Youqi, completando con éxito la primera prueba de vuelo del vehículo de lanzamiento suborbital de mi país.

Se desconoce la situación específica del proyecto Yunteng, y su panorama completo sólo puede especularse a través de varios modelos publicados.

Esta parece ser otra ronda de "dos flores floreciendo, una a cada lado". Sin embargo, los niños responderán preguntas de opción múltiple y el objetivo de los adultos es “poseerlas todas”.

Desde hace más de diez años, la demostración del plan de cohetes de alunizaje de China, conocido como "Larga Marcha 9", está entrando poco a poco en su etapa final. Según los modelos actualmente exportados y expuestos en diversas exposiciones, la configuración final será una serie de tres etapas con forma de "varilla desnuda" similar al cohete Starship, con una masa total de 3.930 toneladas y una altura total de más de 100 metros tras combustible.

El plan del cohete Gran Marcha 9 ha sido revisado muchas veces y finalmente se determinó que era del tipo "varilla desnuda".

Musk propuso que un solo lanzamiento del cohete Starship solo cueste 100.000 dólares y que, a la larga, el precio se puede reducir a 2 millones de dólares. De hecho, en comparación con el SLS, que cuesta 2.200 millones de dólares por un solo motor, incluso si una nave espacial puede enviar una carga útil de 1,50 toneladas a la órbita terrestre baja con una sola flecha a medio y largo plazo, el precio de venta es sólo de 20 dólares. 110 millones de dólares, suficiente para cambiar la situación actual de la industria aeroespacial.

Aunque la industria aeroespacial de China no tiene el problema de los altos costos de colusión entre el gobierno y las empresas como en Estados Unidos, "barato y fácil de usar" tiene el mismo significado para nosotros.

Junio ​​5438 En febrero del año pasado, Space Exploration Technology Corporation lanzó oficialmente un proyecto de constelación de Internet satelital llamado "Starshield". Después de quitar todo el empaque y las palabras funcionales comerciales, puede entenderse simplemente como una versión puramente militar de la constelación "Starlink".

En esta etapa, la fuerza militar de los Estados Unidos ha dependido profundamente del sistema de instalaciones del horizonte estadounidense. Ya sean sensores desplegados en órbita, nodos utilizados para la transmisión de datos o sistemas satelitales funcionales que realizan tareas específicas.

Imagen promocional del proyecto "Star Shield" de Space Exploration Technology Corporation.

Debido a su profunda dependencia, es muy vulnerable, especialmente cuando sus rivales de la "competencia de grandes potencias" han dominado sistemas confiables. Hoy en día, la tecnología antisatélite es barata y eficaz. La esencia del proyecto "Star Shield" es implementar el despliegue distribuido de naves espaciales militares en órbita. Si un único y potente satélite de reconocimiento electrónico que pesa 10 toneladas es vulnerable a un ataque de un misil antisatélite de helicóptero, entonces ¿qué tal una constelación de 20 satélites de reconocimiento electrónico de 0,5 toneladas cada uno, que juntos pueden cumplir aproximadamente funciones similares?

Es más, el peso del MINI star de segunda generación lanzado hace poco ha alcanzado los 790 kg. Se dice que "Starlink" 2.0 tiene un límite máximo de 2 toneladas. El aumento de plataformas también significa cambios cualitativos en equipamientos y funciones.

Mini satélite "Starlink" versión 2.0 de 790 kg

El satélite "Starlink" versión 0.9 de 227 kg solo puede considerarse, en el mejor de los casos, como un enrutador espacial ordinario. Pero el Starlink 2.0 de 2 toneladas puede equiparse con varias cargas útiles según sea necesario. Además de proporcionar funciones de retransmisión de datos, también se puede transformar en satélites de reconocimiento electrónico, satélites de reconocimiento óptico, satélites de alerta temprana por infrarrojos e incluso satélites de ataque cargados con armas. Además, la enorme carga útil de la "nave estelar" y miles de satélites están mezclados, lo que hace imposible que los oponentes los monitoreen y destruyan de manera efectiva.

Sólo el "diablo" puede vencer al "diablo". La verdadera carrera espacial de próxima generación ha comenzado. Si bien reconocemos este paso dado por Space Exploration Technology Company, debemos ser conscientes de que detrás de esta empresa, que ha obtenido tecnologías clave de la NASA e incluso del ejército estadounidense, hay una vaga sombra de la maquinaria estatal estadounidense.

Por supuesto, estos pensamientos son irrelevantes para muchas personas que participan en este Starship Carnival. Para este grupo de personas, sostener a Musk mientras pisan "Tu país" parece haberse convertido en un comportamiento subconsciente, o puede ser su necesidad de mantener su estado mental.

Para tal grupo, el autor también tomó prestada "magia" aquí:

¿La gran narrativa del capitalismo estadounidense realmente tiene algo que ver contigo, la molestia del "Genshin Impact"? Seamos honestos, es mejor conectarse lo antes posible que crear basura de datos en la Internet de Jane.

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