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想写一写为什么星舰的设计非常优秀

只看楼主收藏回复

五一了,事情(还算不太)多,想分享一些个人观点…
主要是和同样梦想着(几乎)全部回收的航天飞机对比
可能会意识流和存在个人偏见,请大家谅解


IP属地:美国来自Android客户端1楼2023-04-30 12:59回复
    如果稍微研究一下,就会知道,航天飞机的设计初衷是和星舰一样的——可复用的廉价航天器,可以大大降低入轨成本。然而,航天飞机研发成功后,却用于各种现实因素,一度成为了史上最贵的荷载运输方式之一。不用说的是,星舰一定在很大程度上吸取了航天飞机的教训。那么,我们是否能在星舰的设计上看出一二呢?
    (未完待续…)


    IP属地:美国来自Android客户端2楼2023-04-30 13:29
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      等更


      IP属地:上海来自Android客户端4楼2023-05-01 23:48
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        有空了,开更!
        先来看看航天飞机的设计。航天飞机的组成,可以简单的认为是轨道器+储罐+大固推,其中轨道器可以多次复用,大固推可以一定程度复用,而储罐是一次性。这个复用程度还不错,毕竟最昂贵的组件全部在轨道器上,扔掉的只有一些铁罐头。理论上来说,和一次性火箭相比,这样的设计应该便宜很多才对——NASA也是这么想的,并且把air force也忽悠进来了
        但是,NASA在想出这个天才的设计的同时也犯了一个巨大的错误:航天飞机要载人,而且载7人!
        这直接从两个方面削弱了航天飞机的复用优势。一方面,载人仓占据了巨大的质量,导致起飞质量2000t的航天飞机的leo运力只有20t左右,还不如起飞质量550t的猎鹰9(消耗),大大拉高了运载价格;另一方面,载人的特性使得航天飞机的安全性要求极高,进一步拉高了成本。更尴尬的是,载人的需求很多时候是不如载货多的,这导致航天飞机的很多任务只能说是在运货的同时强行随便拉几个人上天,大大降低了载人功能的价值。
        (未完待续…)


        IP属地:美国来自Android客户端5楼2023-05-02 00:28
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          你这不都是老生常谈了吗星舰能做起来是因为其他领域尤其是信息领域的技术进步,航天飞机时代的信息技术不支持高效的回收技术,只能用飞机再入这种结构复杂、风险高且收益低的模式


          IP属地:江西来自iPhone客户端6楼2023-05-03 19:56
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            第一次发射就让我看到一个100多米的钢结构在几倍音速下做落叶飘和高过载机动,太壮观刺激了。(想像一条5000吨驱逐舰在空中做落叶飘。虽然做机动时可能没有5000吨了。)


            IP属地:浙江7楼2023-05-03 21:41
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              继续更,实际两者都一样,到最后都系要拉人


              IP属地:广东来自Android客户端8楼2023-05-04 07:37
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                还有一点,航天飞机是有很多承包商的,这些承包商的利润也占了成本的很大一部分,而星舰几乎所有主要部件都是自己生产焊接,其他电子设备等也没有采用航天级别的,就是采用一般的货架产品,所以成本能压的很低


                IP属地:青海来自Android客户端9楼2023-05-04 11:41
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                  所以,星舰在(载人)这一方面做出了很大的改变。
                  首先,星舰早期并不会有载人版本,至少在真正稳定下来之前都不会有;其次,星舰的基本盘一定是纯货运版本——至少在这个货运需求远大于载人的时代。
                  (阿尔忒弥斯里星舰要载人的只有上面的HLS,并不会有人坐着super heavy起飞,星舰全程载人会是更晚的事了)
                  有人可能会质疑,如果最终都要载人,能有什么区别?最大的区别在于二者可靠性的验证方式不同。航天飞机从第一次飞行就要载人的事实强迫其在设计上就需要加大冗余提高可靠性,而星舰则是用实际的上百次飞行论证可靠性,这就允许减少不必要的冗余以降低成本
                  下一个部分是关于再入的,
                  (未完待续…)


                  IP属地:美国来自Android客户端10楼2023-05-04 12:02
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                    如果你以为接下来的部分是关于隔热瓦的,你就猜错了一方面是这一部分的内容过于老生常谈(不锈钢箭体,标准隔热瓦等等),另一方面是目前连spx都还没有真正着手解决再入问题(隔热瓦脱落问题一直不管),因此设计可能还会进一步改变。
                    再入问题上,星舰实际上采取了一种非常spx风格的解决方案——再入这么难,那不要再入不就好了?
                    星舰采用“传统二级火箭构型”的好处就在于,绝大部分成本都在一级上,而一级是不需要真正意义上再入的!
                    这至少有两个好处。一方面,需要再入保护的部分只剩下了二级,大大减少了热防护的成本;另一方面,即使再入技术短时间内无法完善,那又如何呢?只要把f9上已经有经验的一级回收搞定,就算二级每次都一不小心在大气层里烧掉,星舰仍然能以世界最低的单位发射成本运作。
                    反观航天飞机,如果不能解决再入问题,就会变成彻彻底底的一次性火箭——在一次性火箭里也是特别贵的那种。
                    个人看来,这才是星舰设计中最出彩的地方。面对全复用航天器无法避免的再入问题,spx选择了给自己留一条后路——即使暂时或者一直解决不了,项目依然可以算作部分成功,可以带来可观的盈利支持spx未来的进一步发展。
                    (未完待续…)


                    IP属地:美国来自Android客户端12楼2023-05-04 15:02
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                      因为安全性的木桶效应,冗余大效果不一定好,关键是找到未知的短板,只有大量发射才会暴露出短板,做针对性改进。可能是流程,也可能是某些部件。所以先货运后载人很科学


                      IP属地:山西来自Android客户端13楼2023-05-04 19:13
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                        如果你以为我要讲下一个星舰的优点,你就又猜错了
                        最后一点点篇幅,lz想讲一个星舰的小小缺憾:由于一二级是堆叠而不是并列,二级发动机分离后才能点火,而不是ssme那样从起飞时就点火。
                        这导致二级的6台发动机在一级运行时成为死重,稍微降低了推重比。或者从另一方面说,稍微增加了一级的发动机需求数量。(如果二级发动机全程运行,一级至少可以减少6台发动机)
                        这看起来或许之后增加微不足道的成本,毕竟猛禽的推重比极其优秀,价格也非常低廉(“只要”200w刀)。但是要记住,这仅仅是2023年的视角——今天的航天依然是极其昂贵的活动,但如果是数十$就能发射1kg的未来呢?到那一天,这些现在看来微不足道的成本是否也需要斤斤计较?
                        或许星舰之后的再下一代航天器会变成更类似航天飞机的并列构型也未可知。不过,这仍然不妨碍星舰成为真正太空时代到来的开幕式的潜力。
                        (完)


                        IP属地:美国来自Android客户端14楼2023-05-04 20:16
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