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飞往火星的星舰采取不锈钢,马斯克只为省钱?

2021-12-03 01:14小飞龙汽车资讯0人已围观

2018年末,美国太空摸索公司SpaceX的老板埃隆·马斯克向众人展现了一艘人类汗青上最年夜的宇宙飞船,他给那艘飞船起了个极科幻的名字“星舰”Starship。正在马斯克展现的PPT中,星舰通体乌黑,犹如《星球年夜战》里的黑军人一样正在火星上空飞翔。由于,SpaceX筹算用最早进的质料碳纤维来打造那艘将来飞船。

碳纤维星舰结果图

仅仅曩昔了两个月,2019年1月初,马斯克又向媒体展现一张新图片,正在那张新图片里,18层楼高的星舰酿成了雪白色。马斯克称那“看起来像液态银”,由于SpaceX决议用不锈钢来打造星舰飞船。固然,飞船需求颠末年夜量测试,一起头就采取高贵的碳纤维来造造外壳明显有点华侈——马斯克迷们如许想。

看起来像液态银的星舰

但是接下来的星舰原型机测试却让马迷们的脸有点疼,媒体纷纭提出量疑:老马你不是来弄笑的吧!

星舰测试段看起来就是“液态银”飞船的下半部门,也确切是由不锈钢造造,但那个名为“Starhopper”的年夜铁桶概况坑坑洼洼,很明显焊接工艺相称不外关。

Starhopper的工艺实是没得说

表面实在不主要,由于SpaceX公司的目标是用它来测试策动机和飞翔节制体系,只要它能分开空中,不炸,就成了。

2019年7月26日,那个9米粗的不锈钢圆桶飞到了20米高度,22秒后稳稳落回空中。马斯克正在交际媒体上镇静地颁布发表:“Starhopper飞翔胜利,水塔能够飞哈哈!!”

飞起来的“水塔”

Starhopper能飞,那对SpaceX来讲其实不是难事,由于“猎鹰9号”火箭的看家本事就是空中悬停、程度移位,近似的手艺对明天年夜大都航天强都城不算高精尖了。

跟着时候推移,SpaceX星舰的形状愈来愈向最后PPT草图接近,固然外壳仍然是不锈钢薄板,焊接工艺却好了很多。2021年底,马斯克正式颁布发表,未来飞往火星的星舰飞船将只采取不锈钢,完全丢弃碳纤维的假想!

不锈钢星舰

为何会如许?莫非马斯克为了省钱乃至不吝拿火星移民的人命冒险吗?

简直,正在创建SpaceX的第一天起,马斯克就把“省钱”二字玩到了极致,由于SpaceX的方针就是“下降太空运输本钱”,用起码的钱干最年夜的事。为了省钱,那家航天公司一反一切航天机构高峻上的形象,他们正在荒地上搭建帐篷,雇佣通俗焊工,找最廉价的原质料,正在处处都是土壤和尘埃的空中制作火箭。若是不跟你说那是环球名望最年夜的航天企业,你必然会觉得是某个州里企业争夺到了一笔马口铁蒸笼的年夜单。

SpaceX的星舰工场

有看官说了,甭管人家情况怎样样,活儿好,做出来的工具精美就行。

话未几说,咱仍是再上一张图吧,那是SpaceX刚做好的星舰,已耸立正在发射塔架上筹办测试了,年夜伙儿瞧工艺若何:

星舰细节动人

也难怪NASA对马斯克用不锈钢造火箭多有埋怨:你那么玩,不是砸我牌子么?

但不锈钢廉价,那是谁都不克不及否定的究竟。马斯克算过一笔账:用碳纤维造火箭,每千克的本钱跨越135美圆,同时碳纤维质料有35%的消耗,总的算起来每千克需求200美圆;一样用301不锈钢薄板只需求3美圆!碳纤维造造工艺庞大,专业手艺职员每小时人为要250美圆,而焊接不锈钢板的通俗焊工每小时人为不到50美圆。

那么一算下来,若是用碳纤维质料造一个100吨重的飞船外壳要花几万万美圆,而用不锈钢薄板几十万就弄定了。

碳纤维燃料储箱正在造造中

马斯克弃用碳纤维不行由于它贵,而是它确切不合适星舰的使命要求。

碳纤维质料的长处是轻、强度高,跟着价钱愈来愈廉价,不但支流民航飞机年夜量采取碳纤维,连家用轿车和自行车等也愈来愈多地用它来做为布局部件和壳体。

但碳纤维的强度是有标的目的性的,正在某些标的目的上它能接受很年夜压力,而正在另外一个维度上却又表示得很懦弱,若是将它造成曲径达12米的火箭外壳,仍然需求设置分外的加强布局,那又使总重量增添,碳纤维轻浮的长处便不复存正在。

若是壳体很懦弱

碳纤维不成焊接,若是要用它造造星舰壳体,你需求一个曲径12米、长度跨越50米的庞大卷轴来环绕纠缠纤维丝,然后再用一台更年夜的装备来抽实空、烘烤几小时乃至几天赋成固化。那对同心专心想省钱的马斯克来讲是不成设想的。比拟之下,用3毫米厚的不锈钢板焊接几近不需求甚么装备和投资,速率快多了。

批量出产的星舰头锥

不锈钢正在凹凸温状况下的机能要优于碳纤维。301不锈钢隔热机能好,合适正在8.5个年夜气压下存储超高温的液态氧;同时它还能接受火箭进进年夜气层时磨擦发生的高温,只是正在温度跨越815℃时才掉往强度,以是需求正在与氛围磨擦最猛烈的位置展上隔热陶瓷。

碳纤维导热机能好,用它来拆液氧需求双层壳来隔热,那意味着分外增添重量;固然它也本事凹凸温,但正在重返年夜气层时,策动机喷出的火焰会延续炙烤飞船外壳,同时飞船里边另有液态氧,那会使全部飞船或火箭酿成熊熊熄灭的火球。

猎鹰火箭下降时的火焰

讲了那么多,你应当大白了,马斯克并不是仅仅是抠门才利用301不锈钢来建造星舰飞船,而是不锈钢确切有很多长处:它正在一样重量下强度更高,能顺应极度凹凸温情况,加工和保护的本钱低,造造速率快,乃至不需求刷油漆......最最主要的,它确切太廉价。

比拟之下,碳纤维过于高峻上,它的质料本钱是不锈钢的70倍,加工工艺庞大,精度要求刻薄,现实上若是要做到星舰使命所需求的强度,碳纤维的重量上风其实不较着,更要命的是那工具正在高氧情况下太轻易烧了,弄欠好就出性命。

以是SpaceX决议弃用碳纤维是有事理的,只是不晓得2024年他们的不锈钢星舰是否是实能够飞往月球再平安飞返来?

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