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马斯克先生的私人航天公司 SpaceX 试图在 4 月 17 日星期一让星际飞船升空，但由于增压问题推迟了发射。

SpaceX 可能会在本周晚些时候尝试再次发射。本文将深入研究该项目。

迈向“航天文明”
SpaceX 的创始精神是让生命在多行星上生存。他说，如果地球经历大灾难（例如大型小行星撞击），将人类安置在火星等其他星球上可以保护文明。

“历史将沿着两个方向分叉。一条道路是我们永远留在地球上，然后最终会发生灭绝事件，”马斯克在 2016 年表示。

“另一种选择是成为一个航天文明和一个多行星物种，我希望你会同意这是正确的方法。”

这位 SpaceX 创始人经常谈到他在火星上建造城市的梦想。他认为，定居点需要大量人口才能实现自给自足。

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波音公司的星际飞船
火星定居点
图片来源，太空探索技术公司
图片说明，
马斯克曾谈到在火星表面建造城市
实现这个梦想需要一辆能够胜任这项任务的车辆。Starship 是火箭和航天器的组合，一次可以将 100 多人运送到火星。

该系统被设计为可完全快速地重复使用。完全可重复使用意味着主要硬件元件不会像其他一些发射系统那样被丢弃在海中或被烧毁，而是返回地面以便再次飞行。

快速可重用性意味着在从太空返回后，Starship 可以重新装满推进剂并准备好在短时间内再次发射——就像飞机一样。这降低了整个企业的成本。

星舰：概述
在发射时，这艘名为 Starship 的航天器将搭载在一枚名为 Super Heavy 的火箭上。

组合系统将站立 120 米（394 英尺）高，也被称为星际飞船。

先说飞船吧。凭借其前锥体和着陆鳍，不锈钢飞行器类似于科幻小说黄金时代的火箭飞船。

火箭阵容
在这艘 50 米（160 英尺）长的飞行器的后部，有六个高效的猛禽发动机，由 SpaceX 在十年的时间里开发。燃烧分阶段进行，发动机的设计减少了推进剂的浪费量。

靠近车辆中间的是推进剂箱。这些将液态甲烷 (CH4) 和液态氧 (O2) 供给猛禽。

甲烷是燃料，氧气是一种氧化剂——一种使燃料燃烧的化学物质。该组合被称为 methalox。

燃料的选择对于火箭发动机来说是不寻常的，但甲烷可以产生大量的推力。考虑到马斯克在火星上的设计，这也是一个谨慎的选择。这位 SpaceX 创始人表示，CH4 可以通过一种称为 Sabatier 反应的化学过程从火星地下水和大气中的二氧化碳 (CO2) 中合成。

使用火星资源为返回地球的星际飞船补充燃料将带来一定程度的自给自足，使旅程更加可行且更具成本效益。

航天器的前部——有时被称为上级——是一个巨大的有效载荷舱，能够将大型货物或人员运送到深空目的地。

猛禽引擎
图片来源，太空探索技术公司
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Starship 由 Raptor 发动机提供动力，该发动机燃烧甲烷作为燃料
现在，让我们转向火箭。Super Heavy 长 70 米（230 英尺），将充满低温（冷冻）甲醇。

它将由大约 33 台 Raptor 发动机提供动力（此规格已更改数次），并应达到超过 70 兆牛顿（1600 万磅）的最大推力。它应该能够将至少 100 吨的有效载荷提升到近地轨道，可能多达 150 吨。

这将使 Super Heavy 比 1960 年代和 70 年代用于阿波罗登月任务的巨大土星五号发射器更强大。

超重型助推器
图片来源，太空探索技术公司
图片说明，
德克萨斯州 Starbase 正在研制超重型助推器
启动和重新填充
当它从发射台上升时，星际飞船组合系统将开始向预定轨道倾斜。

当上面级在太空中分离时，超重型在向地球坠落的同时翻转过来。

附着在助推器两侧的称为“网格鳍”的钢结构将有助于将火箭级转向其发射台，以便再次飞行。

SpaceX 有一个雄心勃勃的计划，即使用其发射塔接住坠落的助推器。

该塔让工程师和机组人员在发射前坐在发射台上时可以接触到航天器和火箭。

一对钢臂将从发射塔中伸出。用过的助推器落在这些手臂上。这座塔被称为“机械奇拉”，因为它与哥斯拉电影中的生物相似。

Starship 堆放在 Super Heavy 上
图片来源，太空探索技术公司
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一张星际飞船堆叠在超重型上的令人回味的照片。从助推器伸出的栅格鳍有助于将其引导回地球
同时，Starship 上级在分离后可以插入“停放轨道”，以便重新填充推进剂。

马斯克在 2017 年解释说：“如果你只是驾驶 [Starship] 进入轨道而不进行任何补给，那就太好了——你将向近地轨道运送 150 吨燃料，而且没有燃料可以去其他任何地方。”

“如果你发送油轮并在轨道上重新填充，你可以将油箱一直填充到顶部，并获得 150 吨 [有效载荷] 一直到火星。”

为了补充燃料，航天器将与另一艘已经在环绕地球飞行的星际飞船对接，后者仅充当推进剂仓库。

塔
Starship 有什么用？
对于往返火星的长途旅行——单程可能需要长达九个月的时间——马斯克希望在上级前部附近的有效载荷区域安装大约 40 个舱室。

“如果你真的想把人挤进去，你可以想象每个机舱有五六个人。但我认为大多数情况下我们会期望每个机舱有两三个人，因此名义上每次飞往火星的航班大约有 100 人，”马斯克说。

有效载荷舱还将设有公共区域、储藏空间、厨房和避难所，人们可以聚集在那里躲避太阳风暴，太阳在那里向太空喷射有害的带电粒子。

Starship 还将在美国宇航局的 Artemis 计划中发挥关键作用，该计划旨在建立人类在月球上的长期存在。2021 年 4 月，美国航天局授予 SpaceX 一份价值 28.9 亿美元的合同，将在十年内将星际飞船开发成能够将宇航员送上月球表面的着陆器。

载人着陆系统
图片来源，美国宇航局
图片说明，
Starship 自 1972 年以来首次将人类送上月球
为 Artemis 航班量身定制的版本将不具备返回地球所需的隔热罩或襟翼。相反，星际飞船载人着陆系统在首次从地球发射后将留在太空中，因此它最终可以用于月球轨道和月球表面之间的多次旅行。

星际飞船的无人驾驶或载货版本具有一个像鳄鱼嘴一样张开的有效载荷舱。这将允许它用于发射卫星。SpaceX 表示，巨大的有效载荷能力为新型机器人科学任务开辟了可能性，包括比詹姆斯韦伯天文台更大的望远镜——哈勃望远镜于 2021 年 12 月发射的继任者。

该系统还可用于太空旅游：埃隆·马斯克 (Elon Musk) 已向日本在线零售业亿万富翁前泽友作 (Yusaku Maezawa) 承诺 2023 年绕月旅行。它还可以在地球上的不同目的地之间进行高速旅行。

马斯克说，星际飞船最终可以将人们带到“更大的太阳系”中的目的地，包括木星等气态巨行星。但这仍然是一个长期目标。

上层如何落地？
为了将其他航天器带回地面，工程师们依靠降落伞，或者将飞行器设计成可以在跑道上着陆。

但星舰上层采取了不同的方法。当它准备降落在地球上时，飞船首先以 60 度角重新进入大气层，然后以水平位置“俯冲”到地面。

这种返回方式完全依靠大气来减缓车辆的下降速度。缺点是，在这种配置下，Starship 本身就不稳定。

星舰
图片来源，太空探索技术公司
图片说明，
星际飞船在启动引擎将其翻转到垂直位置之前“腹部扑通扑通”地回到地球
因此，该车辆使用位于车辆前后附近的四个钢制着陆襟翼来控制其下降。这很像跳伞者用他们的胳膊和腿来控制自由落体。

“这与其他任何事情都大不相同……我们正在控制坠落，”埃隆·马斯克说。

“你试图制造阻力而不是升力——这与飞机完全相反。”

当 Starship 接近地面时，它应该足够慢以执行将车辆翻转到垂直位置的发动机燃烧。然后它使用 Raptors 作为减速火箭引导飞行器下降到其着陆腿上的安全着陆点。

马斯克说，这种通用方法可用于将星际飞船安全降落在太阳系的任何行星表面。

然而，最终返回地球（或许还有其他目的地）的星际飞船可能不必进行翻转机动。相反，飞船可以在接近地面时被发射塔的钢臂捕获——就像超重型助推器一样。

马斯克在推特上解释说：“飞船也将被 Mechazilla 抓住。与助推器一样，没有着陆腿。只有在当地基础设施建成之前，月球和火星才需要这些。”

什么时候飞？
在过去的几年里，SpaceX 在其位于德克萨斯州博卡奇卡的 Starbase 设施中测试了上级的各种原型。

该公司于 2019 年开始使用一个名为 Starhopper 的 39 米高的“测试物品”——它与水塔非常相似——并将其飞到离地面 150 米的高度。


媒体标题，
SN15 的结构、航空电子设备、软件和引擎都得到了改进

第一个具有前锥体和襟翼的原型——星舰序列号 (SN8)——于 2020 年 12 月飞到了 12.5 公里的高度。它以腹部着地返回地球，为 SpaceX 提供了有关车辆从太空返回最后部分的宝贵工程数据.

然而，SN8 接近着陆台的速度太快太用力，导致它坍塌并爆炸。在 2021 年 5 月 Starship SN15 成功软着陆之前，又爆出了三篇测试文章。

2 月，SpaceX 工程师对火箭系统进行了一次关键测试，即所谓的“静态点火”，同时点燃了火箭下段底部 33 个发动机中的 31 个。

射击只持续了几秒钟，一切都被夹在原地以防止任何移动。

马斯克先生在推特上说，该团队在测试前关闭了一台发动机，另一台发动机自行停止，总共有 31 台发动机在点火。

但是，他补充说，“仍然有足够的发动机进入轨道”

美国联邦航空局授予许可，允许 SpaceX 对定于 4 月 17 日进行的火箭试飞。

美国联邦航空局在周五的一份声明中表示：“经过全面的许可评估程序，美国联邦航空局确定 SpaceX 满足所有安全、环境、政策、有效载荷、空域整合和财务责任要求，”并补充说该许可有效期为五年。