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澳门mgm880官网航天情报:紫铜色源点BE-4液氧丁烷外燃机昨日兑现大突破!

  出品:科普中国

蓝色起源的BE-4(Blue
Engine)液氧甲烷发动机今天终于实现大突破!实现了100%推力测试,这意味着它在海平面的推力达到了240吨级。

亚马逊老板贝佐斯是现今世界首富,用富可敌国形容毫不为过。他的航天梦同样惊人,蓝色起源起点高、技术过硬、一直在憋各种大招,最近发布了月球登陆器蓝色月亮!SpaceX拉10亿美元投资都很艰难,而贝佐斯每年都往蓝色起源投入10亿美元以上。小时候有航天梦想的人,长大有钱了第一时间去搞航天,不可思议。

  作者:矛隼工作室

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人类登月总共有四种方案:

  监制:光明网科普事业部

(发动机测试现场照片,图源:贝佐斯)

  1. 直接降落月球。

  一说到商业航天,大多数人脑子里的第一印象就是SpaceX太空技术探索公司,这家由埃隆马斯克创建的航天公司长期占据航天媒体的头版,而其他公司却在我国媒体发报道中难寻踪迹。

现在世界范围内只有两款可用的液氧甲烷发动机,SpaceX的猛禽raptor和蓝色起源的BE-4。从指标来看,前者推力能达到200吨级,已经开始在星舰(Starship/hopper)上测试,未来有可能升级为300吨级。而BE-4已经稳扎稳打实现了240吨,可以说世界第一了。

这种方式采用直来直往的技术路线,一枚超重火箭将飞船直接送出地球后,飞船能直接整体降落月球表面并返回,完全没有太空中交会对接过程。它的质量会很大,人类远没有能力做出足够强的火箭。

  而有这么一家公司,处处要和SpaceX相比,各位看官先别笑,这家公司还是有一定的资本的,这家公司就是蓝色起源公司。

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  1. 月球表面集合。

  蓝色起源公司是一家美国公司,和spaceX一样,其也有一个传奇般的老板,不过这个老板不是和埃隆马斯克一样的技术天才,而是一个超级互联网富豪——杰夫·贝佐斯,在2018年3月发布的福布斯富豪榜中,贝佐斯以1120亿美元的资产成为了世界首富。

(BE-4发动机,图源:蓝色起源)

这种方式分两次任务进行,第一次任务发射将携带大量燃料的无人探测器送上月球表面,第二次任务将载人飞船送到附近,然后将火箭燃料从无人探测器转移到载人飞船后返回。它的优点在于可以降低对飞船质量的要求,也就是运载火箭发射能力的要求。但两次着陆月球且位置极其靠近,难度极大,极度危险。

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作为新一代液氧甲烷燃料富氧分级燃烧循环火箭发动机,且可变推力、可实现100次以上复用,BE-4不仅将用在蓝色起源自己家的新格伦(New
Glenn)火箭上,还被美国航天“国家队”联合发射同盟ULA看上。

  1. 地球轨道集合。

图为蓝色起源和亚马逊共同的老板——贝佐斯(来源:百度图片)

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通过数次小型火箭发射,将一系列飞船模块送到地球轨道附近组装成整体飞船,后续飞船可以直抵月球并降落,完成任务后再整体起飞返回地球。这种方案对单次运载火箭发射能力的要求最低,甚至无需使用土星五号级别的重型火箭。但总体上多次任务和彼此交互对接带来的风险并不低,难度也不小。

  在巨大的资金支持下,蓝色起源公司的目标也和SpaceX一样——通过快速复用火箭技术,打造自己的航天帝国。

(火神火箭,图源:NASA/ULA)

  1. 月球轨道集合。

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ULA是洛马和波音共建的超级集团,当家的Atlas和Delta两大火箭系列支撑起了美国航天近20年的核心任务,地位远不是其他公司能比的。ULA计划在2021年推出新一代火神/Vulcan火箭,全面取代Atlas系列,Delta系列也将在今年后缩减为仅留下4-heavy这一超级型号,而Vulcan的火箭发动机就将选择BE-4。

飞船将被整体送到月球轨道,期间登月模块和轨道舱将分离,登月模块着陆月球后其载人部分将返回月球轨道与轨道舱再次对接,进而返回地球。这是人类实践过的,阿波罗登月完成了6次着陆任务的壮举,还有阿波罗13的极限救援,阿波罗10的完整测试。

  图为各种主要运载火箭的示意图,右数第二到第四个是新格伦火箭(来源:蓝色起源)

这意味着BE-4不仅战胜了SpaceX家,还战胜了超级火箭发动机巨头洛克达因,后者在火箭发动机领域简直是制霸级的存在,创造了一系列顶级发动机,支撑起了从土星五号到航天飞机几十年的时光。而俄罗斯长期给Atlas供应的RD-180发动机,也彻底要被抛弃了,这么多年来Atlas火箭被骂最多的就是一直依靠进口俄罗斯RD-180发动机。

火箭方面,并不是问题。美国航天发射能力将在10年内达到历史巅峰,单独有登月能力、比肩曾经土星五号的,就有NASA的SLS、SpaceX的BFR、蓝色起源的新阿姆斯特朗/new
Armstrong。低一档次的还有蓝色起源的新格伦、SpaceX的猎鹰重型、ULA的火神Vulcan和现役的德尔塔4重型等。

  蓝色起源的超重型火箭名字为“新格伦”,其体型介于重型猎鹰和SLS太空发射系统之间。而且,这种超重型火箭也将具有其复用回收能力。

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飞船方面,晒一下我的阿波罗模型简单讲解下,一个全套登月飞船是下面这个样子。

  新格伦火箭的设计与重型猎鹰不同,其有多个可旋转的空气动力侧翼,这些侧翼将可以起到减速和控制飞行方向的作用。其作用更类似于猎鹰九号的格栅舵和反冲火箭的联合效果。随后的新格伦火箭将在接近回收船的时候打开火箭引擎进行减速。全程中只有这一次减速火箭启动,而与之对比的猎鹰火箭在减速时要三次启动反冲火箭。

(BE-4火箭发动机测试,图源:蓝色起源)

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  新格伦火箭也是进行海上着陆,这样可以更加节省火箭的运力。而其海上着落船与SpaceX相比可以说是豪气无穷——其将用一个数万吨的轮船直接改装成着陆平台,而SpaceX的着陆船只有几百吨。

BE-4这款发动机其实早在2017年就成型并进行了50%推力测试,后续又到了70%推力,有过1800秒以上稳定工作记录,但是后来发现始终无法突破73%这一大关。今年年初,蓝色起源宣布将会整个重新设计燃气发生和涡轮泵系统,这可相当于给一辆车重新设计油泵变速器离合器啥的核心部件,难度可想而知。

它实际上是两个部分,左边是推进/服务舱和指令舱,右边是登月模块。

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结果BE-4在不到半年时间内,就搞定了全部更新,这也意味着这款发动机基本成熟,再经过一系列测试,不会耽误新格伦和火神在2021年预计的试射。这两款火箭如果成功后,美国航天的格局又将大大改变。

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