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我本將心像火星,無奈乘客要繞月——SpaceX的2018版BFR曝光,神秘乘客終於揭開面紗

主頁君說


SpaceX的BFR是一款非常奇怪的火箭

(Big Falcon Rocket,大獵鷹火箭)

,它隔三岔五就能跟著馬斯克登上科技媒體的首頁,也被無數網友當成飯後談資。但航天業界卻基本都對這款火箭隻字不提,甚至可以說業內少有人把這款火箭當真。縱使如此,

馬斯克的SpaceX卻仍舊年復一年的更新著這個「火星大餅」,每年都有不同的「噱頭」支撐這款火箭逐漸成真

,今年更是設置了一位乘坐BFR繞月的神秘土豪遊客,讓媒體和網友們極盡無限遐想。



2018年9月14日,SpaceX官方預告,公司已經簽訂世界首個乘坐BFR繞月旅行的乘客合同(其實是乘坐BFS),並將在當地時間17日(北京時間18日上午)召開發布會詳細公布。



(來源:SpaceX官方Twitter)


馬斯克沒有選擇在往年的國際宇航大會(IAC)進行壓軸演講,而是把發布會定在了位於加州SpaceX總部的廠房內部召開。



發布會現場布置十分有趣,一張碩大的BFR截面圖懸掛在牆上,和廠房中的獵鷹9火箭實物形成鮮明對比,讓人們充分感受SpaceX下一代火箭的「粗狂身材」

(來源:SpaceX)



(來源:SpaceX)


接下來,近些日子負面新聞纏身的馬斯克現身發布會,首先為我們簡短展示了一年來BFR的最新變化和進展,BFR的設計從2016年首次公開開始,幾乎每年都做一次大幅更新,所以我們首先來一睹2018版BFR的身姿。



(來源:SpaceX)


1.來自東方的神秘乘客


當然火箭的具體變化我們稍後再講,我們首先揭示一下這位神秘的土豪乘客究竟是誰:



(來源:Zozotown)


這位神秘的日本遊客是

日本線上購物公司Zozotown的創始人前澤友作

(Yusaku Maezawa)。1975年11月22日出生的Maezawa Yusaku是日本億萬富翁企業家和藝術收藏家。他於1998年成立了Start Today公司,並於2004年創立了在線時尚零售網站Zozotown。截至2017年5月,他估計福布斯的凈資產為36億美元,

是日本第14位富有的人



金主爸爸坐好了,帶你繞月球一圈

(來源:SpaceX)


常言道有錢就是任性,

前澤友作直接包下了這次環月之旅,發起了「DearMoon」項目(網址:https://dearmoon.earth/),

預計邀請6-8名藝術家和他一同前往月球

。這段邀請伴隨著悠揚的《月光》鋼琴曲徐徐展現,BFS飛船環繞月球的壯美景象也在CG模擬下展現出來。在後續的問答環節,

有記者直接問

前澤友作

為這次旅行耗資多少,可惜

前澤友作

婉言拒絕了這個問題



有望一同繞月的藝術家類型

(來源:SpaceX)


這次旅行究竟耗資幾許,留給了網友們無限的遐想空間,但不管怎麼說這都算是理想照進現實的一次絕佳機會,這張船票無疑是BFR研發的一針「雞血」。SpaceX的BFR從2016年公布至今(2016年時稱為ITS),雖然屢次登上科技版頭條,

但耗資甚巨的這款火箭系統在業界一直都是「雷聲大雨點兒小」,幾乎沒有得到過任何像樣的外部資助

而馬斯克在發布會的問答環節也提到了整個BFR的研發費用預計大概需要50億美元,雖然相對於NASA

揮金如土

親兒子

」項目(SLS、獵戶座、韋伯)已經十分節儉,但仍然不是一筆小數目。




2.新的BFR——運力縮水,變化不少




新版運力又縮水了(來源:SpaceX)


根據今天最新公布的BFR研發情況,新版BFR的運力果然進一步縮水,從原有的150噸可回收運力縮水至不低於100噸近地軌道運力。



首次明確了加壓空間(來源:SpaceX)


55米長度與2017年版本變化不大,而且首次明確了內部加壓空間為1000立方米,截至2016年5月,國際空間站目前內部加壓空間為932立方米,也就是說,

一個BFS可提供的空間就比國際空間站還要寬敞


飛船頭部添加了一個可伸縮前翼(Actuated Forward Fins),這個小翼在真空環境是毫無作用的,所以應該只是在再入大氣層時才會用於調整和維持飛船姿態,

尤其是產生抬頭力矩維持飛船的再入攻角



(來源:SpaceX)


飛船是變化最大的部分,三個尾翼大幅加大(可以對比2017版的下圖),其中兩個尾翼可以大幅擺動。除此之外,

還在尾翼末端布置了可伸縮著陸腿

,替代了2017版本中詭異的著陸腿設計。


尾部氣動翼面大幅加大加長,觀感上更像太空梭,發動機配置大變,

從原有的4台真空版和3台海平面版猛禽混搭變成了統一型號

,統一後如何平衡真空環境和大氣環境下的工作效率,留待進一步曝光。發動機艙又追加了一圈「裙邊」,官方解釋為Cargo——貨艙,但沒有進一步解釋,這也是一個很奇怪的設計。



2017年版本BFS

(來源:Reddit)


而這次BFR設計變動上最大的都在氣動結構上,其他的關鍵參數——火箭直徑、發動機推力水平、數量,基本構型並沒有發生類似於以往的顛覆性變化,可見BFR的設計已經基本定型,或許已經通過PDR(初步設計審查),雖然還需要大量細緻的設計和測試工作,

但是距離約定中的2019年末BFS懸停實驗——2021年首飛——2023年繞月的目標更近了一步。


除此之外,最核心的猛禽發動機,SpaceX特意放出了一段長程試車畫面,以表示其進度良好,馬斯克在演講中也表示了十足的信心。





之前曝光的儲箱工裝也曝光了內部照片:



(來源:SpaceX)


還演示了一段模擬畫面,20分鐘的升力體再入著陸過程被10倍加速。







(來源:SpaceX)


此次繞月過程也被展示出來了,整個任務僅需要一次BFR發射,飛掠一次月球就返回,並不進入繞月軌道,總耗時5天23個小時。除此之外還展示了一些繞月過程的演示動畫,以供我們不斷遐想。






(來源:SpaceX)


這次的發布會上馬斯克心心念的火星似乎讓位了,浪漫的月球成了新的主角,但其實並非如此,在BFR前途依舊未卜的時候,儘可能地用各種項目維持它的研發才是當務之急,有金主上門,何樂而不為。但是火星大夢還是要圓,只不過這個故事變的更加曲折和悠長了而已。




(來源:SpaceX)





3.震驚世界卻沒人相信的「火星殖民」


這個故事還要從馬斯克在2016年的國際宇航大會上公布「火星計劃」說起,當時SpaceX為了證明他們的態度,進行了「

猛禽

」發動機的首次點火測試。

很幸運,發動機試車順利,沒有爆炸。




馬斯克知道,在會上如果不拿些真東西出來,ITS這東西根本就沒人信(來源:SpaceX)





會上首次公布了SpaceX火星計劃的「御用座駕」ITS,Interplanetary Transport System,當時稱之為「行星際運輸系統」,

這是一款高122米,直徑12米,起飛重量高達10500噸的龐然巨獸

,其起飛重量相當於將人類送上月球的土星五號火箭的三倍,當然不只是大,他的設計讓所有現役運載火箭都黯然失色,火箭兩級構型,

完全可重複使用設計,支持多次在軌加註,二級可獨立再入大氣層並著陸,採用液氧甲烷推進劑組合,全箭只採用一種全流量分級燃燒循環的猛禽發動機,碳纖維超大直徑共底儲箱

,這一火箭的曝光在當時來講可謂「震驚四座」。



(來源:BH.Skywalker)



馬斯克在會上公開ITS飛船的設計參數


馬斯克提出的雄心勃勃的計劃代表了其「終身夢想」的最高潮,基於他與之前與具有遠見卓識的羅伯特?祖布林(Robert Zubrin)博士的接觸,羅伯特?祖布林的「火星直擊」任務架構(

詳見下面這本書

)充分拓展了馬斯克的視野,並構成了ITS的基本思路和原則。


當俄羅斯工程師在早年擊碎馬斯克襁褓中的太空夢想時,他卻在SpaceX上賭博,終於實現了「獵鷹1」火箭的成功,馬斯克的火星定居夢想最終在2008年12月得到確立。自那時起,馬斯克的願景與SpaceX一起成熟壯大。


去年SpaceX將獵鷹9發展成為世界上第一個部分可重複使用的運載火箭和最有效率的火箭,大大改變了航天發射領域。

雖然復用之路還很長,但懷疑和譏諷的聲音已經基本絕跡,已經有些對手開始謀劃對獵鷹9模式的模仿。



(來源:胡振宇)



獵鷹9是全復用還是部分復用並不重要,它最重要的使命是證明復用真的可以省錢,這是抨擊者最主要的攻擊點,他們認為火箭復用在綜合考慮復用風險和翻修費用後並不省錢(圖為全復用版獵鷹9,來源:

國外網友腦洞製圖



與獵鷹9相似, ITS的推力和有效載荷相比於最初構想翻了一番以上,同時通過採用全碳纖維結構也變得更有效率。

結果就是一套完全可重複使用的運載火箭系統,這在運載能力和技術挑戰上將是前所未有的

。(太空梭是部分復用)


馬斯克的演講顯示,SpaceX計劃降低前往火星的費用和風險,並最終成為一家火星殖民化運輸公司。然而,

這意味著它必須依靠第三方來支持在火星上建立和發展殖民地

。或者更直白一些——SpaceX需要錢!很多很多的錢!



發布會還沒結束,這位乘客就被網友給玩兒壞了


但事實上,2016年這次公開得到的

評價

褒貶不一,有媒體和網友認為這計劃純粹是天方夜譚,絲毫不具可行性;也有人認為這是在NASA在載人火星登陸上蹉跎幾十年而無作為之後的救命稻草,並為此歡呼雀躍。考慮到以往大規模載人深空任務的難度和天文數字的支出,

波音、洛克希德·馬丁、軌道ATK等競爭對手和中、俄、歐世界主要航天國家的相關機構對此計劃的反應都相當冷淡

,甚至都懶得去評價。更有意思的是,作為SpaceX一路走到今天的最大「金主」,

NASA發言人在會後曾表示其實根本不知道SpaceX在會上要講的到底是個什麼東西



圖中的ITS雖然壯觀,但目前已經涼涼,BFR是SpaceX火星大餅的唯一希望(來源:Wiki)


可惜,一如馬斯克的所有創業項目一樣,夢想永遠豐滿,但現實總是骨感,所有的項目都不斷地面臨缺錢、缺時間、指標太高的窘境,

ITS的設計一度陷入停滯

。有關這一階段的故事,有興趣的讀者可以瀏覽我們往期的超長連載:




  1. SpaceX「行星際運輸系統」的演變(一)



  2. SpaceX「行星際運輸系統」的演變(二)



  3. SpaceX「行星際運輸系統」的演變(三)



  4. SpaceX「行星際運輸系統」的演變(完結篇)


正所謂東方不亮,西方亮,2017年2月,SpaceX又宣布採用旗下相對更加靠譜的重型獵鷹火箭和載人龍飛船啟動載人繞月項目,

有兩位神秘的私人遊客已經繳納了訂金,有意在載人登月50年後重新環繞月球


可惜兩者進度一推再推,重型獵鷹火箭直至2018年2月才首次發射成功,而載人龍飛船目前仍未投運,暫定於今年11月首次升空

。即使後續飛船進度順利,後續載人也需要對重型獵鷹火箭進行一系列載人認證,以及對目前僅適用於近地軌道載人運輸的飛船進行一系列改裝,這無疑都將耗費公司大量的時間和精力。詳見我們的往期文章:深度解析馬斯克和特朗普這次在月球軌道的正面對懟(上)。



重型獵鷹火箭雖然首射成功,震驚世界,但實際上距離馬斯克原來設定的目標仍是大幅落後的,這也是所謂的「Elon Time」(

伊隆時間表,泛指那些對項目進度不切實際的極度樂觀的承諾

)。


詳見往期:發射台沒被炸平,新的人類最強現役運載火箭誕生!馬斯克吹的牛又一次變成了現實!(內附發射視頻)


對於「心急就想去火星」的馬斯克而言,

這些推遲都是難以接受的

。因此SpaceX重新規划了自己的研發之路,大刀闊斧的砍掉了一系列任務,其中就包括紅龍無人火星探測項目這個載人繞月項目。而在今天的發布會上,

這次包船的前澤友作其實正是之前重型獵鷹繞月項目兩位神秘乘客中的一位


詳見往期:我將會安於火星,但不是死於事故。——Elon Musk




4.從ITS到BFR——大幅縮水,但更靠譜!


於是2017年的國際宇航大會上,SpaceX重新起航,大刀闊斧的修改了原有的「火星計劃」,

暫停

研發龐大的行星際運輸系統ITS,而是

改為更小、更簡單、更實際的BFR火箭

,BFR意思是Big Falcon Rocket,直譯大獵鷹火箭。BFR的設計理念和ITS其實一脈相承,但規模大幅縮小,從萬噸火箭縮水至僅有3000多噸,

完全回收狀態下的近地軌道運力也縮水至150噸

。火箭的整體體量瞬間回縮到人類已經具有的土星五號、能源和N1運載火箭的水平,

是一款標準而正常的「重型火箭」



2017年國際宇航大會上的演講

(來源:SpaceX)



雖然體量縮水,但是先進性毫不縮水,重複使用、在軌加註、整體再入一樣不少

(來源:SpaceX)



會上重新描繪了逐步建立火星殖民地的宏圖願景

(來源:SpaceX)





BFR自由女神像的大小對比(來源:YouTube)


2017年的國際宇航大會之後,BFR的研發消息又陷入沉寂,但SpaceX並未放鬆腳步,因為這已經是一個可以確實實現的基礎設計和體量。因此公司做了以下幾方面工作:


1.SpaceX選定了位於洛杉磯市聖佩德羅港(San Pedro)的一處設施作為下一代完全可重複使用運載火箭BFR的總裝廠房


詳見往期:【快訊】SpaceX暖場小片的變革和BFR廠房的選址


2.繼續化緣,為BFR的研發四處籌集資金,甚至包括向軍方提出訴求,展示BFR在軍事方面的潛在作用,以期望能得到軍方的大規模資助和青睞。


詳見往期:上火星的錢不夠了?SpaceX期望政府資助其完全可重複使用的「火星火箭」研發!


3.繼續進行火箭的詳細設計,雖然目前獵鷹9和載人龍飛船依舊佔用公司的設計資源,但BFR的設計已經日益豐滿起來,尤其是主動力,代號「

猛禽

」的液氧甲烷發動機。


詳見往期:




  1. 從傳奇的蘇聯RD-270到SpaceX新一代猛禽發動機——淺談全流量分級燃燒循環的前生今世



  2. [深度]從閉門羹到猛禽—SpaceX坎坷的發動機之路(完結篇)




  3. [深度]從閉門羹到猛禽—SpaceX坎坷的發動機之路(中)




  4. [深度]從閉門羹到猛禽—SpaceX坎坷的發動機之路(上)


可以說進入這個階段的BFR已經沒有退路,只有一路向前,才能讓SpaceX不跌下神壇,於是一年後的今天,SpaceX進一步更新了他的設計。


當然被推上風口浪尖的遠不止BFR和BFS,SLS也面臨著同樣的「資金危機」。近期,SLS因為近乎毫無意外的資金超支和進度拖延,又開始向NASA和國會哭窮,一邊聲稱首次發射時間將推遲到不早於2020年,另一邊聲稱資金的裕量不足,希望繼續追加投入。

實際上由於SLS和獵戶座飛船已經基本綁架了NASA,這個項目無論如何也要走下去,這才給了波音和洛克希德馬丁肆無忌憚拖期和超支的底氣。

因此指望NASA能夠拯救SpaceX的BFR,短期是不現實的,那麼馬斯克能否化緣成功,還要拭目以待了。



當然我們還是但願BFR和BFS能夠要到錢,並且儘快成真






(全文完)


最後澄清幾個名詞:



MCT

Mars Colonial Transporter(火星移民運輸船),這是SpaceX火星任務架構最早的名稱,在2016年

9月正式公布之前,這一直都是最通用的叫法。


ITS

:Interplanetary Transport System(行星際運輸系統),這是SpaceX在2016年9月正式公布後對整個運輸系統的新名稱,改名的主要目的是為了表達

這套系統不止能夠前往火星,也可以前往太陽系的其它星球

。(現在來看能去火星就已經燒高香了,老馬你可輕點兒吹吧)


BFR

:Big Falcon Rocket,這是在MCT時代的叫法,後來在2016年改名為ITS,指的是將MCT飛船送入軌道的火箭部分。也有一種全稱是Big Fuc--ing Rocket。2017年公司又重新改稱BFR,

並成為目前的通用叫法

。現在BFR分為BFR booster、BFR spaceship(更多的還是叫BFS)、BFR tanker三個部分。


加油船

:一般稱之為Tanker,專門為MCT飛船進行在軌加註的一種飛船,其實它只是MCT飛船貨運版的一種。


MCT飛船

:也就是

ITS飛船

,指的是SpaceX設計的能夠前往火星的移民飛船,實際是火箭的二級。




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