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Nature » 天文(六)——Starship, StarLink

2022-09-28 :: 4958 Words

SpaceX(续)

奥伯特效应(Oberth Effect):火箭在速度越快的时候点火推进,获得的动能增量越大。探测器先借助行星引力加速(引力弹弓),在速度最高点附近点火,最大化利用燃料。旅行者号、新视野号等任务都利用了这一原理。

传统卫星使用氙气霍尔电推,星链是第一个使用氪气电推,现在v2mini上使用的是全球首创的氩气霍尔电推。

氩气在空气体积占比0.934%,是空气第三大组分,含量碾压所有其他稀有气体。

K39聚变路线:

\[\begin{align*} \ce{^{12}C + ^{12}C} &\to \ce{^{24}Mg + \gamma} \\ \ce{^{24}Mg + ^{4}He} &\to \ce{^{28}Si + \gamma} \\ \ce{^{28}Si + ^{4}He} &\to \ce{^{32}S + \gamma} \\ \ce{^{32}S + ^{4}He} &\to \ce{^{36}Ar + \gamma} \\ \ce{^{36}Ar + n} &\to \ce{^{37}Ar + \gamma} \\ \ce{^{37}Ar} &\to \ce{^{37}Cl + e^- + \bar{\nu}_e} \\ \ce{^{37}Cl + n} &\to \ce{^{38}Cl + \gamma} \\ \ce{^{38}Cl} &\to \ce{^{38}Ar + e^- + \bar{\nu}_e} \\ \ce{^{38}Ar + n} &\to \ce{^{39}Ar + \gamma} \\ \ce{^{39}Ar} &\to \mathbf{\ce{^{39}K + e^- + \bar{\nu}_e}} \end{align*}\]

K40聚变路线:

\[\begin{align*} \ce{^{12}C + ^{12}C &-> ^{20}Ne + ^{4}He} \\ \ce{^{20}Ne + ^{4}He &-> ^{24}Mg} \\ \ce{^{24}Mg + ^{4}He &-> ^{28}Si} \\ \ce{^{28}Si + ^{4}He &-> ^{32}S} \\ \ce{^{32}S + ^{4}He &-> ^{36}Ar} \\ \ce{^{36}Ar + ^{4}He &-> ^{40}Ca} \\ \ce{^{40}Ca + n &-> ^{40}K + ^{1}H} \end{align*}\]

Ar40主要K40衰变得到。

https://mp.weixin.qq.com/s/sPTRKfuhEc0xx7GacomxkA

霍尔效应推进器

https://www.zhihu.com/question/425823778

重力多大的星球无法发射化学火箭?


湿彩排(wet dress rehearsal),就是排练除点火之外的所有发射环节,包括进行推进剂的装填和卸载、发射倒计时等,这个过程需要在发射工位上进行。这个环节在我国叫做合练。

卡门线(Kármán line)是一条位于海拔100 km(330,000英尺)处,被大部分认可为外太空与地球大气层的界线的分界线。

有个游戏《坎巴拉太空计划》可以模拟火箭设计发射全过程。


Gerald Vincent Bull博士受到美国和加拿大的资助在巴巴多斯(Barbados)建立了一门大炮,称为巴巴多斯大炮,或HARP项目。

巴巴多斯大炮使用了2根406mm战列舰炮管连接而成,长度达到41米。在1966年11月18日的测试中,将180公斤的弹丸加速到2100m/s的速度。弹丸达到180公里的高度,越过100公里高度的卡门线进入太空。

https://www.zhihu.com/question/342491181

造个超大巨炮发射卫星可以吗?


虽然亚里士多德和托勒密的天文学思想有很多区别,地圆却都是其中的核心事实。他们的思想一直影响着西方的天文学,直到由哥白尼引发并由伽利略、开普勒和牛顿等人推动的天文学革命。但在这场革命中,发生改变的主要是地球在宇宙中的位置,而地球的形状并未引起过争议。

但对中国人来说,了解地球是圆的这个事实却花了很长的一段时间。中国自古以来有“天圆地方”的说法,其中的“地方”既指大地是方形,也指大地是平面。中国古代的宇宙观中有两种观念,分别是浑天说和盖天说。这两种说法的区别在于前者认为天地有相交会处,而后者认为天地是平行的,但是二者均没有地圆的观念。

https://mp.weixin.qq.com/s/0lDJiu1nyS0j1aj7C4tT-g

火箭狂人不幸坠亡,生前坚信“地平说”


马斯克的三艘回收船“Of course I still love you(当然我依旧爱你)”,”Just Read the Instructions(只要看操作指南就好了)”和“A Shortfall of Gravitas(不够庄严)“都来自于《文化》系列里面文化文明的飞船。

Starship

整个火箭及其二级名为星舰(Starship),其助推器的名称为超重(Super Heavy)。

星舰这个运力的火箭,能够把单次发射成本压低到5000万美元,意味着只需要200美元一千克。

一个人55千克,加上额外45千克的毛重的话,进入太空的成本只要2万美元!

项目 Starship V1 Starship V2
火箭长度 121.3 米 约 123.1~124 米(增加约 3 米)
近地轨道运力(可重复使用) 约 100 吨(理论值,不回收) 100~125 吨
发动机 猛禽 V1 或 V2 发动机 升级为 猛禽 V3,推力更高、结构更简化
推进剂容量 较小 一级 3650 吨、二级 1500 吨,总容量显著增加
干重 较低 Super Heavy 增加 8 吨至 319 吨,Starship 增加 8 吨至 126 吨
结构设计 鼻锥前襟翼较大,有效载荷舱较长 襟翼变小并后移,舱段缩短以容纳更多推进剂
重复使用能力 部分可重复使用 完全可重复使用,助推器和飞船均可回收
回收方式 助推器着陆腿回收 改为“筷子”机械臂捕获,减少结构复杂度
热防护系统 陶瓷防热瓦 增加烧蚀层,提升再入热防护能力

假设一枚火箭长径比不变,重量增加至原来的8倍,但火箭底部的面积只会增长至原来的4倍。火箭的发动机全部安装在底部,这就导致总推力增加至8倍,但推力盘的面积只有4倍。所以发动机的推力/面积比必须提高1倍。

做小型/中大型火箭,不必太在意推力/面积比,但是如果做重型和超重型火箭,发动机推力/面积比就是极为重要的指标。

而星舰需要在9米直径下实现土星五号两倍的推力,将来可能增加至3倍。


https://sat.huijiwiki.com/wiki/%E6%98%9F%E8%88%B0

星舰Wiki

https://mp.weixin.qq.com/s/0zAIoiflCgwC2jMEdnJ6WQ

马斯克的星际飞船,爆炸了

https://mp.weixin.qq.com/s/odjANeqbHuZAX4t_OhFwjw

终于不再爆炸了!马斯克的星舰原型SN15挑战10千米高度,稳稳着陆

https://mp.weixin.qq.com/s/Bvk-jZ4tbi3jXfDkYwiMlQ

首次成功着陆:SpaceX星舰试飞实现突破

https://www.zhihu.com/question/595930014

SpaceX“星舰”发射计划因压力阀问题而推迟,“星舰”发射面临哪些技术困难?需要突破哪些技术障碍?


Starship V1:

https://www.zhihu.com/question/596821956

SpaceX星舰发射失败,是什么原因?还有哪些信息值得关注?(2023.4.20)

https://www.zhihu.com/question/629931897

SpaceX星舰第二次试飞,发射及分离成功后失联,哪些信息值得关注?(2023.11.8)

https://www.zhihu.com/question/648580491

SpaceX星舰第三次试飞,达到环绕速度,重返大气层过程中失去信号,任务提前结束,有哪些看点?(2024.3.14)

https://www.zhihu.com/question/657852759

星舰第四次试飞取得成功,本体在印度洋溅落,本次试飞有哪些突破?(2024.6.6)

https://www.zhihu.com/question/859153715

如何评价SpaceX星舰第5次试飞,筷子塔成功捕获?(2024.10.13)

https://www.zhihu.com/question/4560989954

SpaceX星舰第六次试飞在海上溅落,超重型助推器完成软溅落后解体,有哪些亮点值得关注?(2024.11.19)


Starship V2:

https://www.zhihu.com/question/9647463595

SpaceX星舰第七次试飞二级失联后解体,一级再度上演“筷子夹火箭”回收,还有哪些信息值得关注?(2025.1.17)

https://www.zhihu.com/question/14266786234

星舰第八次试飞,升空后不久第二级飞船失联(2025.3.6)

https://www.zhihu.com/question/1905995237165335220

SpaceX星舰第九次试飞失败,意味着什么?(2025.5.28)

https://www.zhihu.com/question/1943956854041481984

如何评价星舰第十次发射取得圆满成功,达到所有预期目标?(2025.8.27)

https://www.zhihu.com/question/1960739832159508279

美国SpaceX星舰完成第十一次试飞,此次试飞有哪些亮点?(2025.10.14)


Starship V3:

https://www.zhihu.com/question/2041418597344469916

如何评价星舰12飞,有什么震撼的时刻?(2026.5.23)

https://www.zhihu.com/question/2064275797712679409

星舰V3第13次试飞成功,如何评价本次试飞?(2026.7.24)

StarLink


制造业上有一个“白痴指数”,其是指某个制成品的成本比其基本材料的成本高多少。如果⼀个产品的“白痴指数”很高,那么⼀定可以通过规划设计出更有效的制造技术来大幅降低它的成本。2002年,马斯克算过火箭的“白痴指数”居然有50,也就是说成品成本比材料成本高50倍,所以他当时就让自己的工程师做开发替代。有一次一个零件供应商报价12万美元,然后马斯克喊工程师以每个5000美元的成本就做出来了。

2000年3月18日,铱星正式宣布破产,留下了一段悲壮的传奇故事。而同时期创建的其他两大LEO通信星座Globalstar(全球星)和Orbcomm(轨道通信)也宣布破产。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/666038056

我对于卫星通信行业的一些看法

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